Шпиндель станка

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

oii986614

Союз Советских

Социалистических

Республик (6!) Дополнительное к авт. свыд-ву (22) Заявлено 27. 07. 81 (21) 3322371/25-08

{gq}М Кд 3 с присоединением заявки Йо

В 23 В 25/06

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано p7,p1 83,Бюллетень Йо 1

Дата опубликования описания 07.01.83 (53) УДК б21.952.5 (088. 8) В.М. Куэьмицкий и И.П. Kaph@M

/ .:,,:- ., " -.: 1 т, ° Ф,, °, /

Минский филиал Всесоюзного научно-исЬлещ вательско о конструкторско-технологического инстйтута р подшипниковой промышленности (72) Авторы изобретения (7t) Заявитель (54 ) ШПИНДЕЛЬ СТАНКА

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано в конструкциях шпинделей стан. ков °

Известен шпиндель станка, выполненный в виде вала, установленного в подшипниках качения в корпусе, и содержащий нагружающее устройство, создающее нагрузку на подшипники, и управляемое от схемы через датчик:. измерения рабочей нагрузки, и трехфазный электродвигатель привода шпинделя (1) .

Недостатком известного шпинделя является низкая точность за счет большого износа подшипников и невозможности радиальной регулировки.

Целью изобретения является повы шение точности и срока службы шпинделя.

Поставленная цель достигается тем, что между наружными кольцами подшипников опор или в опорах установ« лены втулки, выполненные из магнито- стрикционного материала (например, 25 пермалоя, сплавов железо-кобальт или .железо-никель и другихj с катушкой и магнитопроводом> а схема уйравления снабжена регулируемым делителем напряжения, включенным выходом к ка- 30 тушке, а входом к датчику измерения рабочей нагрузки, выполненному в виде трансформатора тока, включенного в одну-из фаз электродвигателя привода шпинделя. Между подшипниками и корпусом шпинделя установлены втулки из немагнитного материала, на-которых установлены магнитострикционные втулки с объемной или поперечной магнитострикцией с катушкой и магнитонроводом.

На фиг. 1 схематически показан предлагаеввай шпиндель {продольный разрез) в двух исполнениях: с одним (верхняя половина чертежр) и двумя (нижняя половина чертежа) подшипниками в опорах; на фиг. 2 — схема включения катушки магнитострккционно го нагружения для создания натяга в подшипниках опор шпинделя на фиг. 3 показан шпиндель в двух исполнениях: с магнитострикционюпчи втулками между вагруженными кольца,ми подшипников каждой опоры верхняя

;половина чертежа и с подшипниками опор установленными во втулках малой есткости из немагнитного материала например, бронзы, чугуна, латуни1 йа которых установлены втулки из магнитострикционного материала с объем986614

Формула изобретения

1. Шпиндель станка, выполненный в виде вала, ycTaHOBJIeHHoro в подшипниках качения в корпусе, и содержащий нагружающее устройство, создающее нагрузку на подшипники и уп . равляемое от схемы через датчик измерения рабочей нагрузки, и трехфазный электродвигатель привода шпинделя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и срока службы, в корпусе шпинделя между нагружными,:, кольцами подшипников установлена втулка из магнитострикционного материала с катушкой и магнитопроводом, причем схема управления снабжена регулируемым делителем напряжения, подключенным выходом к катушке, а входом — к датчику измерения рабочей нагрузки, выполненному в виде трансформатора тока, первичной обмоткой которого является одна из фаз электродвигателя ной или поперечной магнитострикцией, с катушками и замыкающими магнитопроводами. .Шпиндель имеет вал 1, который на подшипниках 2 (радиально-упорных шариковых или роликовых, или шариковых радиальных) установлен в корпусе 3. В каждой опоре может быть ус. тановлено по одному, два и более подшипников, при этом в опорах подшипники установлены по системе тан- 10 дем ("лицо к спине"), а между опорами †.по О-образной системе (" Спина к спине") . В расточке корпуса 3 или между подшипниками 2 установлены магнитострикционная втулка 4 с катуш-f5 кой 5 и магнитопроводом 6; При этом для исключения влияния, создаваемого катушкой 5 магнитного поля на работоспособность подшипников, установлены экранирующие кольца 7 из немагнитного материала (например, бронзы, чугуна), из такого же материала выполнены распорные втулки 8.

Катушка 5 через регулируемый делитель 9 напряжения включена во вторичную обмотку 10 трансформатора тока, который включен в одну из фаз 11 электродвигателя 12 привода шпинделя.

Если же втулки 4 с катушками 5 и магнитопроводами 6 установлены между подшипниками каждой опоры, то представляется возможным радиальноупорные подшипники 2 (шариковые или роликовые) установить по О-образной системе ("спина к спине"), ц результате чего повышается жесткость опор.

Когда шариковые или роликовые подшипники 2 (радиально-упорные, двухрядные радиальные и т.п.) установле- 40 ны во втулках 13 малой жесткости из немагнитного материала, которые, в свою очередь, установлены во втулках 4 из магнитострикционного материала с объемной или поперечной магнитострикцией, с катушками 5 и магнито» проводами 6, то радиально-упорные подшипники могут быть установлены по различным системам, более того, в опорах могут быть использованы радиальные подшипники различных типов.

Шпиндель работает следующим образом.

Когда шпиндель не вращается в его подшипниках имеет место зазор.

С запуском шпинделя во вращение через его катушки 5 протекает электрический ток, что создает магнитное поле, под действием которого магнитострикционные втулки 4 увеличивают свои размеры, посредством чего сокращается зазор в подшипниках 2. При этом величина сокращения зазора в какой-то степени пропорциональна мощности холостого хода шпинделя. 6

Необходимая степень пропорциональности устанавливается с помощью регулируемого делителя 9 напряжения.

С началом процесса резания потребляемая моа ность электродвигателя 12 привода шпинделя существенно увеличивается, что, в конечном счете, приводит к созданию натяга в подшипниках 2, который пропорционален мощности резания. Для шпинделя, который показан на нижней половине чертежа на фиг. 3, натяг в подшипниках.

2 (которыми могут быть и радиальные) создается за счет уменьшения под действием магнитного поля катушки 5 внутреннего диаметра (эффект объемной или поперечной магнитострикции) магнитострикционной втулки 4, т.е. в

I данном случае имеет место не осевой, а радиальный натяг.

Таким образом, в предлагаемом шпинделе его подшипники не нагружены натягом до тех пор, пока не начался процесс резания. Величина же создаваемого магнитострикционными втулками натяга пропорциональна мощности резания и регулируется непрерывно и автоматически. В результате этого существенно уменьшается износ подшипников при вращении шпинделя на холостом ходу, а благодаря оптимальности натяга по величине и во времени износ подшипников также несколько меньше и при работе шпинделя под нагрузкой, что существенно увеличивает срок службы (наработку) шпинделя. При этом с обеспечением оптимального по величине и во времени натяга повышается точность вращения .шпинделя, что благоприятно сказывается на качестве обработки деталей.

986614 г s

Р 7 J

7 4 1 б Х

Фиг.

ВНИИПИ Заказ 10396/16 Тираж 1104 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óærîðîä, ул.Проектная,с привода шпинделя, а другая подключена. к датчику нагрузки.

2. Шпиндель по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что между наружными кольцами подшипников каждой опоры и корпусом шпинделя установлены втулки из немагнитного материала, на которых установлены магнитострикционные втулки с объемной или поперечной магнитострикцией с катушкой и магнитопроводом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 745596, кл. В 23-В 25/06, 1977.