Шпиндельное устройство

 

Союз Советских

Социалистических

Ресттублик

О П И СА Н-И.-Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ о>795913

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11i0379 (21) 2733945/25-08 (5))pA. Кл.з

В 24 В 41/04 с присоединением заявки йо

Государственный «омнтет

СССР во делам изобретений я от«рытнй (23) Приоритет

Опубликовано 1501,81, Бюллетень Ио 2 (53) УДК б21.924.1(088.8) Дата опубликования описания 25. 01. 81 (72) Авторы изобретения

Н.Т.Минченя, В.A.Øàïàðü и tO.B.Cêîðûíèí

Институт проблем надежности и долговечности машин- AH

Белорусской ССР (71) Заявитель (54) ШНИНДЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в металлорежущнх станках, в частности в шлифовальных станках для Обра ботки колец подшипников качения.

Известно устройство, содержащее вал, установленный в передней и задней опорах, представляющих собой радиально-упорные подшипники качения, электромагнит, воздействующий на вал в осевом направлении, и систему управления электромагнитом (1) .

Цель изобретения — повышение точности обработки деталей путем обеспечения стабильности положения вала в осевом направлении.

Указанная цель достигается тем, что Устройство снабжено соединенным с обмоткой электромагнита через систему управления преобразователем осе- 20 вых смещений вала в электрический сигнал, а электромагнит и преобразователь размещены между передней и задней опорами вала.

На чертеже схематически показано устройство в разрезе, общий вид.

Устройство содержит корпус 1, вал

2, опорами которому служат радиальноупорные подшипники качения. Левая () опора состоит из двух подшипников 3Ä между которыми установлены распорные кольца 4 н 5 разной длины, обеспечивающие предварительный натяг подшипников 3 ° Внутренние кольца подшипников 3 закреплены неподвижно на валу

2, а их наружные кольца имеют возможность перемещаться в осевом направлении во втулке б, жестко закрепленной в корпусе 1. Правой опорой вала 2 служит радиально-упорный подшипник 7 (один или более). В случае использования в правой опоре двух или более подшипников 7 (при значительных осевых нагрузках), они устанавливаются так, чтобы высокие борта их колец были обращены в одну сторону. В этом случае между подшипниками 7 установ- лены проставки 8. Внутренние кольца подшипников 7 правой опоры жестко закреплены на валу 2, а наружные кольца зафиксированы в корпусе в осевом направлении.

Электромагнит 9 неподвижно закреплен в корпусе 1 шпинделя. Винты 10 позволяют осуществлять регулировку положения электромагнита 9 в осевом направлении. Якорь электромагнита 9 неподвижно установлен на валу 2 шпин795913 деля. С целью повышения КПД нагружающего устройства, взаимодействующие поверхности якоря и обмотки электромагнита 9 выполнены в виде концентричных конусов. Для уменьшения габаритов шпинделя электромагнит 9 раз мещен между передней и задней опорами вала 2.

Во втулке б, жестко закрепленной в корпусе 1 шпинделя, установлен бесконтактный индуктивный преобразователь

11, положение которого в осевом направлении может регулироваться при настройке. Преобразователь 11 взаимодействует с диском 12, непожвино закрепленном на валу 2. Электромагнит 9 соединен с преобразователем 11 1Ъ через статическую электронную систему управления, состоящую из преобразователя-усилителя 13, сравнивающего устройства 14, задающего устройства 15, устройства 16 управления током, про- 2О текающим через электромагнит 9, порогового устройства 17 и сигнального устройства 18.

Шпиндельное устройство работает следующим образом. 25

С помощью электромагнита 9 производят предварительное нагружение радиально-упорных шарикоподшипников 7, при этом сравнивающее устройство 14 отключается от устройства 16 управ- ления током обмотки электромагнита

9. О величине предварительного натяга подшипников 7 судят по осевому. смещению вала 2, которое измеряется с помощью бесконтактного индуктивного преобразователя 11 (измеряют величину сигнала на выходе преобразователяусилителя 13, например. с помощью миллиамперметра), либо по величине тока, потребляемого обмоткой электромагнита 9. Сигнал, снимаемый с преобра- 40 зователя 11, после прохождения через . преобразователь-усилитель 13 поступает на сравнивающее устройство 14, в котором происходит сравнение сигналов, поступающих с преобразователяусилителя 13 и задающего устройства

15.

После создания необходимого предварительного натяга подшипников 7 уровень сигнала на выходе задающего устройства 15 устанавливают таким, чтобы величина сигнала на выходе сравнивающего устройства 14 была равна О. После этого к устройству 16 управления током обмотки электромагнита 9 подключают сравнивающее устройство 14.

При заданном осевом положении вала 2 сигнал на выходе сравнивающего устройства 14 отсутствует, и устройство 16 обеспечивает предварительно ® установленный ток обмотки электромагнита 9. При смещении вала 2 в осевом направлении, вызванном рабочими нагрузками на вам,- износом элементов подшипников 7 или другими причинами, происходит некоторое изменение зазора между преобразователем 11 и диском

12, и на выходе сравнивающего устройства 14 появляется сигнал (положительный или отрицательный, в зависимости от направления смещения вала 2), управляющий устройством 16, которое, в свою очередь, изменяет режим питания обмотки. электромагнита 9. В результате происходит уменьшение или увеличение нагрузки на вал 2,.создаваемой электромагнитом 9, что приводит к восстановлению первоначального осевого положения вала 2.

Тарирование устройства проводят следующим образом. Регулируя осевое положение преобразователя 11, выставляют первоначальный зазор между пре- . образователем 11 и диском 12 и настраивают преобразователь 11 на О (сигнал на выходе преобразователя-усилителя

13 отсутствует). Затем производят сначала нагружение вала 2 в осевом направлении механически, например в торец, через динамометр, контролируя смещение вала 2 в зависимости от величины нагрузки по изменению уровня сигнала на выходе преобразователяусилителя 13, после чего нагружают вал 2 с помощью электромагнита 9, отключив устройство 16 управления током обмотки электромагнита 9 от сравнивающего устройства 14, и уже по величине сигнала на выходе усилителя

13 судят о величине осевой нагрузки на вал 2.. Одновременно регистрируют значения тока, протекающего через электромагнит 9, соответствующие разным уровням нагружения.

В результате изнашивания элементов подшипников 7 происходит постепенное уменьшение первоначально установленного натяга. Вследствие износа элементов подшипников 7 вал 2 стремится сдвинуться в сторону уменьшения зазора между преобразователем 11 и диском

12. В результате восстановления первоначального осевого положения вала

2 с помощью системы управления, нагрузка на вал 2, создаваемая электромагнитом 9, уменьшается. Если при определенной величине износа элементов подшипников 7 происходит недопустимое уменьшение натяга последних, которое приводит к существенному снижению жесткости шпинделя, то срабатывает пороговое устройство 17, реагирующее на отклонение тока в обмотке электромагнита 9 от заданного уровня сверх допустимых пределов, и включает сигнальное устройство 18.

После этого производят переналадку шпинделя, регулируя задающее устройство. 15 с целью обеспечения необходимого предварительного натяга подшипников 7.

Стабилизация осевого положения вала шпинделя в процессе эксплуатации

795913

Составитель A.Øóòoâ

Редактор A.Íàóðñêîâ Техред Ж.Кастелевич

Заказ 9561/20 Ти аж

Корректор М.Шароши

Р 924

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 повышает точность обработанных изделий, например, при обработке желобов колец шарикоподшипников на желобошяифовальных станках. Смещение желоба относительно торца кольца подШипника может привести к ухудшению контакта тел качения с рабочей поверхностью колец, а следовательно, к преждевременному выходу подшипников из строя.

Шпиндельное устройство обеспечива- р ет также возможность контроля нагрузки на подшипники 7 при установке предварительного натяга, что позволяет исключить перегрузку подшипников.

Ю

Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить точность обработки деталей путем обеспечения стабильности положения вала в осевом направлении и уменьшить габариты шпинделя.

Формула изобретения

Шпиндельное устройство, содержащее вал, установленный в передней и задней опорах, представляющих собой радиально-упорные подшипники качения, электромагнит, воздействующий на вал в осевом направлении, и систему управления электрбмагнитом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения точности обработки деталей путем обеспечения стабильности положения вала в осевом направлении, оно снабжено соединенным с обмоткой электромагнита через систему управления преобразователем осевых смещений вала в электрический сигнал, а электромагнит и преобразоватЕль размещены между передней и задней опорами вала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 296372, кл. В 24 В 41/04, 1969.