RU1773570C

RU1773570C - Machine spindle unit

Info

Publication number: RU1773570C
Application number: SU904815318A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Коротченко
Original assignee: Одесское Специальное Конструкторское Бюро Алмазно-Расточных И Радиально-Сверлильных Станков
Priority date: 1990-04-17
Filing date: 1990-04-17
Publication date: 1992-11-07

Abstract

Изобретение относитс к станкостроению и может быть использовано в шпиндельных узлах металлорежущих станков. Целью изобретени вл етс повышение надежности и упрощение конструкции шпиндельного узла. Шпиндельный узел содержит шпиндель 1, установленный на подшипниках 2 посредством дистанционных колес 3 в корпус 4; механизм создани предварительного нат га, включающий упругую I нажимную втулку 5 из пружинной стали и гайку 6; механизм регулировани нат га, включающий грузы 7. На наружную поверхность нажимной втулки 5 в зоне расточки 8 наклеен тензометрический датчик 12. Устройство может содержать бочкообразную втулку 13с переменной по длине толщиной стенки, максимальной в центральной ее части. В подшипниках 2 создают предварительный нат г. Наличие внутренней профильной расточки 8 вызывает бочкообразную упругую деформацию втулки 5, а деформаци датчика 12 - пропорциональное изменение электрического сигнала, что позвол ет контролировать усилие предварительного нат га подшипников. С увеличением оборотов шпиндел 1 центробежные силы грузов 7 деформируют втулку 5, снижа усилие предварительного нат га подшипников. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. 6 (Л С VI VI Сл СЛ VI ОThe invention relates to machine tool industry and can be used in spindle units of metal cutting machines. The aim of the invention is to increase reliability and simplify the design of the spindle assembly. The spindle assembly comprises a spindle 1 mounted on bearings 2 by means of spacer wheels 3 in a housing 4; a pre-tensioning mechanism including spring elastic I push sleeve 5 made of spring steel and nut 6; a tension control mechanism including weights 7. A strain gauge 12 is glued to the outer surface of the pressure sleeve 5 in the area of the bore 8. The device may include a barrel-shaped sleeve 13c with a wall thickness of maximum length in its central part. A preload is created in the bearings 2. The presence of an internal profile bore 8 causes a barrel-shaped elastic deformation of the sleeve 5, and the deformation of the sensor 12 causes a proportional change in the electrical signal, which makes it possible to control the preload force of the bearings. With an increase in the spindle revolutions 1, the centrifugal forces of the loads 7 deform the sleeve 5, reducing the preload force of the bearings. 2 s.p. f-ly, 6 ill. 6 (Л С VI VI СЛ СЛ VI О

Description

фиеЛfieL

Изобретение относитс к станкостроению и может быть использовано в шпиндельных узлах металлорежущих станков.The invention relates to machine tool industry and can be used in spindle units of metal cutting machines.

Целью изобретени вл етс повышение надежности и упрощение конструкции шпиндельного узла.The aim of the invention is to increase reliability and simplify the design of the spindle assembly.

На фиг. 1 показан предлагаемый шпиндельный узел; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1; на фиг. 4 - диаграмма изменени усили нат га под- шипников; на фиг. 5 - нажимна втулка бочкообразной формы; на фиг. 6 - диаграмма изменени нат га подшипников устройства с нажимной втулкой бочкообразной формы.In FIG. 1 shows the proposed spindle assembly; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 - node I in FIG. 1; in FIG. 4 is a diagram of a change in the tension of bearings; in FIG. 5 - barrel-shaped pressure sleeve; in FIG. 6 is a diagram of a change in the tension of bearings of a device with a barrel-shaped push sleeve.

Предлагаемое устройство включает шпиндель 1, установленный на подшипниках 2 посредством дистанционных колес 3 в корпус 4; механизм создани предварительного нат га, включающий упругую нажимную втулку 5 из пружинной стали и гайку 6 и механизм регулировки нат га, включающий грузы 7, размещенные в расточке 8, аксиально шпинделю и закрепленные к втулке винтами 9.The proposed device includes a spindle 1 mounted on bearings 2 by means of spacer wheels 3 in the housing 4; a pre-tensioning mechanism including an elastic spring-loaded pressure sleeve 5 and a nut 6; and a tension adjustment mechanism including weights 7 located in the bore 8, axially spindle and secured to the sleeve by screws 9.

Расточка 8 и грузы 7 выполнены проф- ильными, например, содержат выступ 10, скосы 11. Целесообразность выполнени элементов профил расточки и грузов определ етс в каждом конкретном случае в зависимости от требуемого закона регули- ровки нат га подшипников шпиндел .The bore 8 and the weights 7 are made profiled, for example, contain a protrusion 10, bevels 11. The feasibility of the elements of the profile of the bore and weights is determined in each case depending on the required law of adjustment of the spindle bearing tension.

На наружную поверхность нажимной втулки 5 в зоне расточки 8 наклеен тензо- метрический датчик 12.A strain gauge 12 is glued to the outer surface of the pressure sleeve 5 in the area of the bore 8.

Устройство может содержать бочкооб- разную втулку 13 с переменной по длине толщиной стенки, максимальной в центральной ее части. В такой втулке могут быть выполнены продольные пазы 14 и (либо) прорезы 15.The device may comprise a barrel-shaped sleeve 13 with a wall thickness that is variable in length and maximum in its central part. In such a sleeve, longitudinal grooves 14 and / or slots 15 can be made.

Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.

Предварительно подгон ют размеры h и hi дистанционных колец 3, Наличие внутренней профильной расточки 8 вызывает бочкообразную упругую деформацию втулки 5, а деформаци датчика 12 - пропорциональное изменение электрического сигнала, что позвол ет контролировать усилие предварительного нат га подшипников. The dimensions h and hi of the spacer rings 3 are preliminarily adjusted. The presence of an internal profile bore 8 causes a barrel-shaped elastic deformation of the sleeve 5, and the deformation of the sensor 12 causes a proportional change in the electrical signal, which makes it possible to control the preload force of the bearings.

Упругость втулки позвол ет самоустановитьс подшипникам 2, что улучшает услови их работы.The elasticity of the sleeve allows the bearings 2 to self-align, which improves their working conditions.

При работе шпиндел на повышенных скорост х вращени центробежные силы от массы грузов 7 дополнительно деформируют втулку 5, увеличива еебочкообразность, и создают в продольном направлении напр жени раст жени , направленные от торцев втулки к плоскости креплени грузов , уменьша напр жени сжати , созданные гайкой 6.When the spindle is operating at elevated rotational speeds, the centrifugal forces from the mass of the loads 7 further deform the sleeve 5, increasing its barrel-shape, and create tensile stresses in the longitudinal direction directed from the ends of the sleeve to the load securing plane, reducing the compression stresses created by the nut 6.

Увеличение оборотов вызывает пропорциональное уменьшение нат га подшипников до момента касани скосов грузов поверхности расточки, при достижении деформации втулки по величине-высоте уступа 10, при этом зона приложени центробежных сил от грузов к втулке расшир етс от плоскости креплени грузов к торцам втулки, а ее деформируемость снижаетс . Снижению деформируемости втулки способствует также упругость грузов, которые после касани скосов расточки начинают работать на изгиб. Таким образом, после достижени определенной деформации втулки с ростом шпиндел , ее дальнейша деформируемость резко снижаетс (блокируетс ), что необходимо дл сохранени оп- ределенного минимального нат га в подшипниках. Диапазон регулировки нат га составл ет 1...4 мкм (см. например, В. А. Прокопенко, Многоцелевые станки), Ленинград , Машиностроени , 1989 г., стр. 14).An increase in speed causes a proportional decrease in the bearing tension until the bevels touch the surface of the bore, when the sleeve deforms in magnitude-height of the ledge 10, while the area of application of centrifugal forces from the loads to the sleeve expands from the plane of load securing to the ends of the sleeve, and its deformability reduced. The elasticity of the weights, which, after touching the bevels of the bores, also starts to bend, reduces the deformability of the sleeve. Thus, after a certain deformation of the sleeve is achieved with the spindle growing, its further deformability sharply decreases (is blocked), which is necessary to maintain a certain minimum tension in the bearings. The tension adjustment range is 1 ... 4 μm (see, e.g., V. A. Prokopenko, Multipurpose machines), Leningrad, Mashinostroenie, 1989, p. 14).

На фиг. 4 диаграмма а, б, в соответствует изменению нат га подшипников устройства (см. фиг. 1) Точка в-момент касани внешней поверхности грузов 7 поверхности расточки 8, увеличение уступа 10 реализует диаграмму а, б, г.In FIG. 4, diagram a, b, c corresponds to a change in the tension of the bearings of the device (see Fig. 1). The point at the moment of contact of the external surface of the loads 7 of the surface of the bore 8, the increase in the step 10 implements diagram a, b, g.

Введение скосов 11 и уменьшение уступа 10 - (диаграмму а б д е). Точка б - момент касани скосов расточки. Точка 5 - момент касани внешней поверхности грузов поверхности расточки.The introduction of bevels 11 and the reduction of the ledge 10 - (diagram a b d e). Point b - the moment of touching the bevels of the bore. Point 5 is the moment when the external surface of the weights touches the surface of the bore.

Выполнение втулки 13 бочкообразной формы, а грузов заодно с ней целесообразно дл высокооборотных шпинделей (20000...40000 об/мин) с упрощенным законом регулировки нат га подшипников и может использовано в раскройных станках. Уменьшение нат га с ростом оборотов происходит за счет увеличенной центробежной силы, действующей на центральную часть втулки, по сравнению с центробежной силой , действующей на торцевые ее части, поскольку центральна часть имеет большую линейную массу, котора расположена на большем радиусе вращени .The execution of the sleeve 13 is barrel-shaped, and the loads along with it are advisable for high-speed spindles (20,000 ... 40,000 rpm) with a simplified law of adjusting the bearing tension and can be used in cutting machines. The decrease in tension with increasing speed is due to the increased centrifugal force acting on the central part of the sleeve, compared with the centrifugal force acting on its end parts, since the central part has a large linear mass, which is located over a larger radius of rotation.

Увеличение вли ни центробежной силы на деформируемость втулки может быть обеспечено выполнением продольных пазов 14 и прорезей 15, что целесообразно дл шпинделей с пониженным числом оборотов.An increase in the influence of centrifugal force on the deformability of the sleeve can be achieved by making longitudinal grooves 14 and slots 15, which is useful for spindles with a reduced number of revolutions.

На фиг, 6 диаграмма ж, з соответствует изменению нат га подшипников при использовании бочкообразной втулки 13, диаграмма ж. и - при выполнении на втулке 13 пазов 14, диаграмма ж, к при выполнении на втулке 13 прорезей 15.In Fig. 6, the diagram g, z corresponds to the change in the tension of the bearings when using the barrel-shaped sleeve 13, the diagram g. and - when performing on the sleeve 13 of the grooves 14, diagram g, k when performing on the sleeve 13 of the slots 15.

Claims

The claims

1, A machine spindle assembly comprising a spindle mounted on rolling bearings, a preload mechanism with a push sleeve and an inertial load preload adjustment mechanism, characterized in that, in order to increase reliability and simplify the design, the push sleeve is made elastic with with internal profile

0

surface, while the goods are installed in the bore with the possibility of interaction with its profile surface and are made profile.

2. A unit according to claim 1, characterized in that a strain gauge sensor is installed in the area of the inner bore on the outer surface of the sleeve.

3. The site according to paragraphs 1 and 2, characterized in that the push sleeve is barrel-shaped, and the loads are made integrally with it.

A-A

.

Revs

#

Figure 5

Offooo / py