Шпиндельный узел

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ i и 878538 союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.09.74 (21) 2059488/25-08 с присоединением заявки № (51) М. Кл.

В 24В 41/04 (53) УДК 621.933-229 (088.8) по делам изобретений б е1енни (43) Опубликовано 07.11.81. Бюллетень № 41 и открытий (45) Дата опубликования описания 07.11.81 (72) Авторы изобретения

А. С. Коньшин и Н. А. Воробьева

Ордена Трудового Красного Знамени экспериментафьныщ. научно-исследовательский институт металлорежущих Станков . (71) Заявитель (54) Ш П И НД ЕЛ Ь Н Ы и УЗ ЕЛ

Государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в зубошлифовальных и шлицешлифовальных станках.

Известны шпиндельные узлы, в которых режущий инструмент вращается от гидромотора, одновременно выполняющего функции радиального подшипника, причем статор гидромотора выполнен в виде центрального винта с расположенными в нем полостями подвода и слива рабочей жидкости и находящегося в постоянном каналовом зацеплении с уплотняющими винтами. Эти уплотняющие винты размещены в цилиндрических гнездах ротора гидромотора (11, жесткость радиальных опор в этих шпиндельных узлах зависит от механической жесткости рабочих поверхностей каналового зацепления, а также от гидродинамической жесткости масляного клина, образованного между перемещающимися одна относительно другой поверхностями в каналовом зацеплении, а также между цилиндрическими поверхностями уплотняющих винтов и гнезд ротора.

При этом механическая жесткость во многом зависит от степени нагруженности рабочих поверхностей в каналовом зацеплении при действии внешних сил (крутящего момента и сил резания и не зависит от действия между ротором и статором гидромотора внутренних радиальных гидростатических спл, так как эти силы в известной конструкции всегда полностью уравнове5 шены при любой внешней нагрузке.

Наличие в каналовом зацеплении рабочих поверхностей, выполненных в виде острых винтовых кромок, которые расположены на уплотняющих винтах с вогнутым про10 филем зубьев, приводит при снижении внешней нагрузки на ротор к снижению механической жесткости в каналовом зацеплении, а следовательно, и к снижению жесткости радиальной опоры в целом.

15 Это является недостатком известной конструкции шпиндельного узла, снижающего производительность обработки.

Предлагаемый шпиндельный узел лишен указанного недостатка. В нем жесткость радиальной опоры повышена за счет создания предварительного натяга в каналовом зацеплении, образованного в результате действия между ротором и статором неуравновешенной внутренней радиальной гидростатической силы путем ассиметричного относительно оси вращения ротора размещения на наружной поверхности центрального винта карманов, соединенных каналами со сливом через промежуточный зо дроссель.

878538

40

60

На фиг. 1 показан общий вид шпиндельного узла, разрез; на фиг. 2 — сечение

А — А на фиг. 1.

В корпусе 1 закреплены фланец 2 и съемный фланец 3, в которых неподвижно закрепляется статор 4, выполненный в виде центрального винта. Ротор 5 имеет цилиндрические гнезда 6 и 7. 1 нездо 6 охватывает винт-статор 4, а в гнездах 7 размещены уплотняющие винты 8, находящиеся в постоянном каналовом зацеплении с винтом-статором 4. По обоим торцам ротора 5 закреплены фланцы 9 и 10.

В фланце 2 размещено отверстие 11 для подвода рабочей жидкости в напорную полость 12. Из сливной полости 13 отвод жидкости осуществляется по отверстию 14 фланца 3. На наружной винтовой поверхности винта-статора 4 асимметрично относительно его центральной оси размещены карманы 15, сообщающиеся отверстиями 16 и 17 с дросселем 18, установленным в сливной магистрали гидромотора.

Шпиндельный узел работает следующим образом.

От гидросистемы (на чертежах не показано) принудительный подвод рабочей жидкости осуществляется в отверстие 11 к внутренним винтовым полостям гидромотора, примыкающим к фланцу 9. Движение рабочей жидкости вдоль оси винта 4 в направлении от фланца 9 к фланцу 10 приводит к перемещению в том же направлении линии контакта находящихся в зацеплении зубьев винтов 4 и 8, а это, в свою очередь, вызывает обкат винтов 8 по винту 4. Постоянство зацепления обеспечивается цилиндрической формой гнезд 7 и 6 ротора

5, которые служат радиальной опорой уплотняющим винтом 8, а также расположения этих гнезд относительно оси винта 4 на определенном or нее расстоянии геометрические соотношения между числами зубьев винтов и их длиной выбраны таким образом, чтобы при любом угловом положении винтов 8 относительно винта 4 всегда имеется некоторая часть внутренних винтовых полостей, разделенных двумя или более контактными линиями. При этом рабочая жидкость в этих винтовых полостях отделена как от винтовых полостей, примыкающих к фланцу 9, так и от винтовых полостей, примыкающих к фланцу 10. По мере выхода зубьев из зацепления эти винтовые полости сообщаются с полостью 13 и рабочая жидкость через канал 14 уходит на слив. Герметичное разделение полости подвода от полости слива достигается тем, что гнезда 6 и 7 ротора 5 с малыми зазорами обхватывают по наружному диаметру соответственно зубья винтов 8 и 4, а так ке благодаря герметичному разделению каждой из внутренних винтовых полостей одной или более линиями контакта в местах зацепления зубьев. При этом контакт зацепляющихся пар зубьев происходит одновременно с обеих сторон зуба по всей его высоте. Такой контакт зубьев, например, может быть осуществлен, если профили зубьев в нормальном к оси вращения сателлитов сечением будут очерчены взаимосопряженными эпи- и гипоциклоидальными кривыми, либо дугами окружностей одинакового радиуса, когда выпуклая винтовая поверхность зацепляется с вогнутой поверхностью.

Боковые стенки карманов 15 образуют в сочетании с внутренней цилиндрической поверхностью гнезда 6 ротора 5 дросселирующие щели, препятствующие свободному перетеканию рабочей жидкости из внутренних винтовых полостей гидромотора в отверстия 16 и 17. Давление рабочей жидкости в этих карманах равно давлению слива, а на противоположной наружной винтовой поверхности центрального винта, не имеющей вышеупомянутых карманов, действует равное полусумме давлений в соседних внутренних винтовых полостях, разделенных этой поверхностью, Вследствие несимметричности расположения карманов 15 относительно центральной оси винта 4 гидростатическая радиальная сила между наружной цилиндрической поверхностью винта 4 и гнездом 6 ротора 5 не будет сбалансирована, что вызовет дополнительное нагружение каналового зацепления, а следовательно, и соответствующее повышение жесткости радиального подшипника.

Формула изобретения

Шпиндельный узел, режущий инструмент которого вращается от гидромотора, одновременно выполняющего функции радиального подшипника, причем статор гидромотора выполнен в виде центрального винта с расположенными в нем полостями подвода и слива, находящегося в постоянном каналовом зацеплении с уплотняющими винтами, расположенными в цилиндрических гнездах ротора, отличающийся тем, что, с целью повышения жесткости радиального подшипника за счет предварительного натяга в каналовом зацеплении, на наружной поверхности центрального асимметрично относительно его центральной оси размещены карманы, соединенные через дроссель, установленный в сливном отверстии.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ж 306693, кл. В 24В 41/04, 1970.

878538

/р // y

Риг !

7 /б

75 фиг 2

Составитель В. Аношко

Техред И. Заболотнова

Редактор Г. Петрова

Корректор Е. Хмелева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2328/8 II."д ¹ 569 Тираж 915 Подписное

НПО «Поиск» Государствсниого комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7I(-35, Раушская наб., д. 4/5