RU1811985C - Электрошпиндель на опорах скольжени с газовой смазкой - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к станкостроению и может быть использовано в станках дл  сверлени  и фрезеровани  печатных плат. Электрошпиндель на опорах с газовой смазкой содержит корпус, в котором .смонтированы электродвигатель, .подшипник,

Description

подшипник 4 поршневой системы, неподвижный аэростатический подп тник 5, подвижный подп тник, состо щий из корпуса б подп тника с кольцевым карманом 7 и впрессованного аэростатического подп тника 8, вала с напрессованным поршнем 10, выполненным комбинированным: основной объем из материала с небольшим удельным весом, а рабоча  поверхность - из стали. Электрошпиндель работает следующим образом . Электродвигатель 2 включают после

включени  пневмосистемы. Поршень 10 (вал 9) сначала всплывает на воздухе, а затем быстро перемещаетс  в исходное положение , останавливаетс  аэростатическим подп тником 8 и после кратковременной остановки в автоматическом режиме перемещаетс  с рабочей подачей в крайнее рабочее положение и с большой точностью останавливаетс  неподвижным аэростатическим подп тником 5. Далее цикл работы электрошпиндел  повтор етс . 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относитс  к станкостроению и может быть использовано в станках дл  обработки сверлением и фрезерованием печатных плат.

Целью изобретени   вл етс  расширение технологических возможностей за счет обеспечени  возвратно-поступательного перемещени  вала.

На фиг.1 - электрошпиндель на опорах с Тазовой смазкой; на фиг.2 - пневмосхема в крайнем рабочем положении поршн  (вала ); на фиг.З - пневмосхема в исходном положении поршн ; на фиг.4 - пример использовани  электрошпиндел .

Электрошпиндель на опорах скольжени  с гззовой смазкой содержит корпус 1, в котором установлены статор электродвигател  2 с обмоткой, подшипник 3, подшипник 4, неподвижный подп тник 5, подвижный подп тник 6 с запрессованным кольцом 7, вал 8 с напрессованным поршнем 10, выполненным из комбинированного материала: основной объем - из материала 11 с небольшим удельным весом, а рабоча  поверхность 12-из металла.

Пневмосистема управлени  поршневой опорой включает электромагнитный пнев- мораспределитель 13, соедин ющий емкость 14 с давлением воздуха Ра через регулируемый дроссель 15 с полостью выхлопа 16; пневмораспределитель 17 с поршнем 9 и пружиной настройки 18, права  полость которого св зана с полостью выхлопа 16, а лева  - с магистралью неподвижного подп тника 5, средн   - с канавкой 19 и атмосферой; бесконтактный датчик 20, фиксирующий исходное положение поршн ; ресивер 21 с давлением Pi, соединенный через дроссель 23 с канавкой 22 полости нагнетани  24, а через дроссель 25 и обратный клапан 26 - с полостью выхлопа 16; дроссель 27 магистрали питани  смазочного зазора подшипника 4, дроссель 28 магистрали питани  неподвижного подп тника 5.

Электрошпиндель 29 встраиваетс  в станок дл  сверлени  плат и устанавливаетс  непосредственно на траверсе 30 вертикального перемещени , котора  кинематически через передачу винт-гайка качени  31 и упругую муфту 32 св зана с электродвигателем 33 электропривода, управл емого системой ЧПУ. Станок снабжен столом 34 с продольно-поперечными направл ющими , который кинематически св зан через передачи винт-гайка качени  31 с двум  электродвигател ми приводов подач

с ЧПУ. .

Электрошпиндель 29, установленный на станке, работает следующим образом. При пуске станка в автоматическом режиме

сначала отрабатываетс  подготовительный цикл: электрошпиндель 29 начинает работать после подачи воздуха в пневмосистему, при этом вал 8 с инструментом перемещаетс  в исходное (верхнее) положение и только после этого приводитс  во вращение включением электродвигател  2. Затем стол 34 продольно-поперечным, а траверса 30 со шпинделем вертикальным перемещением по соответствующим кинематическим цеп м занимают исходные положени .

Окончание подготовительного цикла переходит в первый.технологический цикл; после одновременного отрабатывани  столом 34 координаты (X, У) первого отверсти 

и траверсой 30 с электрошпинделем 29 координаты Z - глубины сверлени  первого отверсти , вал 8с инструментом рабочей подачей производит сверление первого отверсти  на определенную глубину, а затем

быстро возвращаетс  в исходное положение . Последующие циклы происход т последовательно один за другим до завершени  полной обработки платы.

Выше описана работа станка, когда сверление производитс  с большими и средними подачами. При сверлении с малыми подачами рабочее перемещение осуществл ют траверсой 30 непосредственно от электропривода вертикальной подачи при силовом замыкании поршн  10 (вала 8) в крайнем нижнем положении. Таким образом , траверса 30, как в первом случае при установочном перемещении, так и во вто- ром при сверлении с малыми подачами, перемещаетс  с высокими скорост ми без перегрузки электропривода. Поэтому представл етс  возможным дл  повышени  производительности станка на траверсе 30 устанавливать несколько электрошпинде- лей29.

. Настройку пневмосиетемы управлени  поршневой опорой осуществл ют следующим образом. Регулировочной аппарату- рой (не показана) получают в емкости 21 давление воздуха Pi, в емкости 14 - Ра. причем PI Р2 Pd (Pd - давление в смазочном зазоре). Регулируемый дроссель 15 настраивают на расход воздуха, соответствующий рабочей подаче инструмента , дроссель 23 - быстрому перемещению поршн  10 в исходное положение, дроссель 25- на небольшой расход воздуха (подпитку) в полость выхлопа 16 дл  компенсации утечек в атмосферу, дроссель 27 - на расход и давление Pd воздуха в смазочном зазоре, дроссель 28 - на расход воздуха в неподвижный подп тник 5. Пневморасп- ределитель 17 настраивают пружиной 18 на перемещение его поршн  влево до закры- ти  канала выхода в атмосферу при определенном давлении в полости выхлопа 16, когда поршень 10 приближаетс  к верхнему исходному положению. Подвижный, подп тник 6 устанавливают (механизм его переме- щени  не показан) на определенное рассто ние, соответствующее рабочему ходу вала 8 (поршн  10).

Поршнева  опора работает следующим образом.

При отключении пневмосиетемы после выключени  электродвигател  2 и прекращени  вращени  вала 8 давление в полост х выхлопа 16 и нагнетани  24 снижаетс  до атмосферного, и поршень 10 под деист- вием собственного веса опускаетс  в крайнее нижнее положени на неподвижный подп тник 5.

При включении пневмосиетемы с по- следующим включением электродвигател  канал емкости 14 перекрываетс  пневмо- распределителем 13 (электромагнит в левую полость пн.евмораспределител  17 и, сжима  пружину 18, перемещает его поршень вправо, соедин ет канавку 19с атмосферой , а также поступает в рабочую полость неподвижного подп тника 5. Воздух из ресивера 21 через дроссель 23 попадает в полость нагнетани  24, а через дроссель 25 и /обратный клапан 26 - в полость выхлопа 16 (подпитка). Из магистрали через дроссель 27 воздух поступает в смазочный зазор подшипника 4.

В результате поршень 10 всплывает на воздухе и начинает перемещатьс  в исходное положение сначала медленно на участке торможени  Б (воздух при этом в ограниченном количестве поступает через смазочный зазор подшипника 4 в полость камеры нагнетани  24 из ресивера 21). а затем быстро (воздух поступает в этот момент в полость камеры нагнетани  24 в большом количестве из ресивера 21 непосредственно через канавку 22). При этом воздух в полости нагнетани  24 сжимаетс  благодар  подпитке из ресивера 21, несмотр  на выход воздуха в атмосферу через смазочный зазор подшипника 4, канавку 19, распределитель 17, а также кольцевой зазор между валом 8 и подвижным подп тником 6.

При достижении определенного давлени  (меньшего чем Pi) поршень 9 распределител  17 перемещаетс  влево, перекрыва  канал канавки 19 и воздейству  на бесконтактный датчик 20, который при срабатывании выдает команду на отработку координат X, У, Z. После этого скорость поршн  10 снижаетс , т.к. значительно возрастает поступление воздуха в полость камеры выхлопа 16, а выход его осуществл етс  только через кольцевой зазор между валом 8 и подвижным подп тником 6. При рассто нии между подп тником 6 и торцом поршн  10 равным 0,01 - 0,02 мм поршень останавливаетс .

После окончани  отработки станком координат X, У и Z срабатывает пневморасп- ределитель 13, и воздух из емкости 14 под давлением Ра через регулируемый дроссель 15 поступает в полость выхлопа 16. Поршень 10 начинает перемещение с рабочей подачей к неподвижному подп тнику 5, осуществл   сверление платы. При этом воздух из полости нагнетани  24 перетекает в ре-. сивер 21.

В конце хода поршень перекрывает канавку 22, и его скорость резко падает из-за повышени  давлени  в полости нагнетани  24. В дальнейшем на участке Б (участок торможени ) скорость поршн  определ етс  утечками воздуха через смазочный зззор: подшипника 4 и зазор между валом 8 и отверстием в подп тнике 5.

При зазоре 0,01-0,02 мм между торцом поршн  10 и подп тником 5 последний начинает работать, и поршень останавливаетс . Одновременно увеличиваетс  давление в магистральном канале подп тника 5, а также в левой полости пневмораспределител  17, поршень которого, перемеща сь вправо , соедин ет канавку 19 с атмосферой.

Воздух начинает быстро выходить из полости выхлопа 16, давление в ней падает, и поршень 10 начинает движение в исходное положение: на участке А (участок выхлопа ) поршень перемещаетс  медленно, и за это врем  давление в полости выхлопа 16 снижаетс  до атмосферного, а затем скорость резко возрастает. Далее цикл работы поршневой опоры продолжаетс  в той же последовательности.

Формулайзобретени  1. Электрошпиндель на опорах скольжени  с газовой смазкой, содержащий корпус , в котором установлены статор электродвигател , вал с ротором на опорах

скольжени  с газовой смазкой, подп тники, отличающийс  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей и повышени  производительности, одну из опор скольжени  с газовой смазкой выполн ют в виде пневмоцилиндра с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещени  вала, при этом пневмоцилиндром  вл етс  втулка опоры

скольжени  с газовой смазкой, передн   стенка пневмоцилиндра служит неподвижным подп тником, задн   - подвижным подп тником с возможностью установки его на размер, соответствующий осевому рабочему ходу вала, а поршень пневмоцилиндра напрессован на вал.

2. Электрошпиндель по п.1, о т ли ч а ю- щ и и с   тем, что, с целью улучшени  динамической характеристики опор скольжени 

с газовой смазкой уменьшением веса вала, поршень выполн ют комбинированным с- новной объем - из материала с небольшим удельным весом, а рабочую поверхность - из металла,

2В 30

J4

31

w

JWW

фигЛ