Шпиндель станка

 

О П H C A H N K (ii)931429

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтсиик

Социалистические

Ресттублин (6!) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 28. 07. 80 (2! ) 2964904/25-08 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)M. Кл.

В 24 В 41/04

3веуАэрстмняые кэиятет

СССР йе делам язе4ретеняЯ н втерыткЯ

Опубликовано 30.05.82. Бюллетень № 20 (53) УДК 621.924. .1(088.8) Дата опубликования описания 30.05.82 (72) Авторы изобретения

И.П. Караим и Н.Т. Иинченя

Минский филиал Всесоюзного научно-исслед конструкторско-технологического институт промышленности (71 ) Заявитель (S4) ШПИНДЕЛЬ СТАНКА

Изобретение относится к станкостроению, а именно к усовершействованию шпинделей станков, преимущественно наиболее быстроходных внутришлифовальных.

Известен шпиндель станка, выпол-. ненный в виде вала, установленного в корпусе на опорах (1) .

Недостатком известного шпинделя является низкое качество обрабатывае. мой поверхности.

Цель изобретения - повышение качества обрабатываемой поверхности.

Поставленная цель достигается.тем, что в обоих концах вала выполнены герметичные каналы с резьбами, на"" правление которых противоположно направлению вращения вала, а в корпусе образованы кольцевые герметичные полости, ча поверхностях с меньшим диаметром которых выполнены резьбы, при этом в указанные резьбы уложе- ны фитили, а герметичные полости и каналы частично заполнены теплоноси телем.

Каналы в концах вала выполнены коническими с углом конуса 0,5-3 и меньшим диаметром у торцов вала.

Наружные поверхности концов вала снабжены ребрами охлаждения.

Ребра охлаждения на концах вала выполнены в виде лопастей осевого насоса.

На ребрах охлаждения в виде лопастей осевого. насоса неподвижно закреплены втулки.

Кроме того, в отверстиях концов вала установлены термобаллоны с

15 сильфонно-диафрагменными клапанами.

На фиг. 1 схематически показан шпиндель, продольный разрез, с резьбовыми каналами в концах вала и гладкими наружными их поверхностямит на

20 фиг. 2 - то же, с коническими канала" ми в концах вала; на фиг. 3 - ребра охлаждения; на фиг. 4 — резьбовые каналы в концах вала, в которых уста93142

3 новлены термобаллоны с сильфонно-диафрагменными клапанами; на фиг. 5 движение конденсата по резьбе.

Шпиндель (фиг. 1) имеет вал 1, который на опорах 2 (например, скольжения, гидродинамических, гидростатических или качения с различными типами шарико-, роликоподшипников) установлены в корпусе 3. На корпусе 3 на. резаны резьбы А и Б и он герметично 1О закрывается гильзой 4, в которой совместно с корпусом 3 выполнены по-. лости В и Г. В этих полостях проложены фитили 5 и 6 в виде стекловолокна, металлической сетки или другого ка- iS пиллярно-пористого материала. В валу

1 выполнены резьбоеые каналы Д и Е,,которые, герметично закрываются заглушками 7 и 8. Направление резьбы с каждой стороны вала является противо- щ положным направлению его вращения.

При этом свободные концы Ж и 3 вала 1 выполнены гладкими.

При втором варианте исполнения (фиг, 2) на корпусе 3 резьбы не вы- у полняются, а на валу 1 вместо резьбовых каналов выполнены конусные канао лы Д и Е с углом конуса aL = 0,5-3

На одном свободном конце вала 1 выполнены ребра охлаждения И, а на другом 1 его конце установлен радиатор 9 охлаждения, который выполнен из более теплопроводного материала (например алюминия), чем материал вала 1.

Возможно выполнение сквозного резьбового канала в валу, но в этом случае левая и правая резьбы должны встретиться в центре межопорного пролета вала, где и устанавливается герметичная перегородка.

Ребра охлаждения (фиг. 3) могут быть выполнены в виде лопастей осевого насоса К и Л, на котооых могут быть установлены втулки 10 и 11.

В реэьбовых каналах Д и Е (фиг. 4)

45 могут быть установлены термобаллоны

12 и 13 с сильфонами 14 и 15 совместно с диафрагмами 16 и 17. Сильфоны

14 и 15 имеют штоки с клапанами 18 и

l9, которые помещаются е клапанных

50 отверстиях диафрагм 16 и 17.

Во всех случаях полости В и Г, реэьбовые каналы Д и Е частично заполняются теплоносителем (например спиртом, фреоном, аммиаком, ацетоSS ном или водой и т. и. ) и еакуумируются.

Шпиндель работает следующим образом.

9 4

При вращении вала 1 (фиг. 1) происходит нагревание его опор 2. Выделяющееся при этом тепло распространяется как по валу 1, так и по корпусу 3. При этом в близлежащих к опорам участках полостей В и Г корпуса

3 и резьбовых каналах Д и Е вала 1 происходит нагревание с испарением теплоносителя. Образующиеся пары теплоносителя перемещаются в холодные участки полостей В и Г корпуса 3 и резьбовых каналов Д и Е вала 1, где происходит конденсация паров теплоносителя. Образовавшийся в холодных участках полостей В и Г конденсат при помощи капиллярного фитиля и реэьб транспортируется в нагретые участки этих полостей. Образовавшийся в холодных участках резьбовых каналов Д и Е вала 1 конденсат транспортируется в их нагретые участки под действием центробежных сил с помощью реэьб.

При конусном исполнении каналов Д и Е (фиг. 2) конденсат также транспортируется под действием центробежных сил по конусу в нагретые участки

1 этих отверстий.

Процесс нагревания теплоносителя в нагретых участках герметичных полостей и каналов, его испарения,конденсации в холодных участках полостей и каналов и возврат в нагретые участки происходит непрерывно. Температура нагретых участков полостей и каналов ограничена температурой насыщения теплоносителя, которая,например, для воды составляет 100 С, аммиака — 33,1 С, фреона-11 23,8 С, фреона- 12 29,8 С,. фреона-22 - 40,8 0, ацетона 6,5оС. При этом температура нагретых участков полостей и каналов не может быть выше температуры насыщения теплоносителя до тех пор, пока он не испарится полностью, а так как конденсат возвращается к нагретым участкам, то температура в них постоянно не превышает температуры насы. щения теплоносителя. Выделяющееся в опорах тепло расходуется на испарение теплоносителя.

Таким образом, температура опор шпинделя определяется температурой насыщения теплоносителя и теплопроводностью стенок корпуса от опор к полостям и теплопроеодностью вала от опор к каналам, а гакже интенсиь ностью теплопередачи холодными час1. ми корпуса и вала в окружающую сг>е,.

931429

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

С целью повышения интенсивности теплоотдачи холодными участками вала в окружающую среду на этих участках выполнены ребра охлаждения И (фиг. 2) и радиатор 9 охлаждения. Даль- нейшее повышение интенсивности теплопередачи достигается выполнением ребер охлаждения К и Л (фиг. 3) в виде лопастей осевого насоса и установки на них втулок 10 и 11, так как лопас- 10 ти осевого насоса обеспечивают интенсивное прокачивание воздуха окружающей среды в межлопастном пространстве. При этом в предлагаемом шпинделе наиболее интенсивный теплоотвод обеспечивается от наиболее нагревающихся опорных шеек вала шпинделя и, например, от внутренних колец подшипников.

S отдельных случаях требуется обес.10 лечить постоянную наперед заданную температуру опор шпинделя. Эта задача решается следующим образом. В нагреваемых участках резьбовых каналов

Д и Е (фиг. 4) установлены термобал- д лоны 12 и 13, которые содержат двухфазную жидкость (например ацетон).

Термобаллоны заканчиваются сильфонами 14 и 15, к подвижным торцам которых прикреплены штоки с клапанами

18 и 19. Последние размещены в клап нных отверстиях диафрагм 16 и 17, которые установлены на границе раздела нагреваемых и холодных участков эз ,реэьбовых каналов Д и E. Пока темпе". ратура е нагретых участках резьбовых каналов Д и Е достаточно высока, клапаны. 18 и 19 полностью открыты и не препятствуют переиосу тепла в холодные участки резьбовых каналов Д

40 и Е. Как только температура нагретых участков падает до допустимо низкой, объем жидкости в термобаллонах 12 и

13 уменьшается, сильфоны 14 и 15 снижаются и клапаны 18 и 19 перекры4$ вают отверстия в диафрагмах 16 и 17.

Отвод тепла от нагретых участков резьбовых каналов Д и Е прекращается. Под. бором жидкости для термобаллонов и соответствующих параметров сильфонов обеспечивается стабилизация необходи- 50 мой наперед заданной температуры опор шпинделя.

Таким образом, изобретение позволяет повысить быстроходность и жесткость шпинделя, благодаря чему повысится производительность и качество обрабатываемой поверхности.

1. Шпиндель станка, выполненный в виде вала, установленного в корпусе на опорах, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обрабатываемой поверхности, в обоих концах вала выполнены герметичные каналы с резьбами, направление которых противоположно направлению вала, а в корпусе образованы кольцевые герметичные полости, на поверхностях с меньшим диаметром которых выполнены резьбы, при этом в укаэанные резьбы уложены фитили, а герметичные полости и каналы частично заполнены теплоносителем ..

2. Шпиндель по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что каналы в концах вала выполнены коническими с углом конуса 0,5-30 и меньшим диаметром у торцов вала.

Шпиндель по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что .наружные поверхности концов вала снабжены ребрами охлаждения.

Шпиндель по и. 3, о т л и ч а юшийся тем, что ребра охлаждения на концах вала выполнены в виде лопастей осевого насоса.

5, Шпиндель bio n. 3, о т л и ч а юшийся тем, что на ребрах охлаждения в виде лопастей осевого насоса неподвижно закреплены втулки.

6. Шпиндель по и. 1, о т л и чающ. и и с я тем, что в отверстиях концов вала установлены термобаллоны с сильфонно-диафрагменными клапанами.

1. Авторское свидетельство СССР

М 456707, кл. В 24 В 41/04, 1972.

931429

Составитель А. Шутов

Редактор И. Михеева Техред И. Гайду Корректор Н Стец

Заказ 3613/16 Тираж 882 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 111-35» Раушская наб., д. "/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4