RU2121914C1 - Grinding spindle assembly - Google Patents
Grinding spindle assembly Download PDFInfo
- Publication number
- RU2121914C1 RU2121914C1 RU97122189A RU97122189A RU2121914C1 RU 2121914 C1 RU2121914 C1 RU 2121914C1 RU 97122189 A RU97122189 A RU 97122189A RU 97122189 A RU97122189 A RU 97122189A RU 2121914 C1 RU2121914 C1 RU 2121914C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- support
- distance
- deflection
- cutting layer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение касается обработки тел вращения абразивным инструментом с аксиально смещенным режущим слоем (АРС) и может быть использовано при проектировании, изготовлении и эксплуатации шлифовальных, полировальных, доводочных и отделочных станков и приспособлений. The invention relates to the processing of bodies of revolution by an abrasive tool with an axially offset cutting layer (APC) and can be used in the design, manufacture and operation of grinding, polishing, finishing and finishing machines and devices.
Известен шпиндель высокоскоростного шлифовального станка, выполненный в виде ротора, установленного в двух подшипниковых опорах, и приводимый во вращение шкивом от электродвигателя через ременную передачу, у которого одна из подшипниковых опор выполнена упругой, а другая - шарнирной, над последней установлен шкив так, что усилие натяжения ремня проходит через ее центр [1]. The spindle of a high-speed grinding machine is known, made in the form of a rotor mounted in two bearing bearings, and driven into rotation by a pulley from an electric motor through a belt drive, in which one of the bearing bearings is made elastic and the other is articulated, a pulley is mounted above the latter so that the force belt tension passes through its center [1].
Недостатками известного шпинделя являются снижение срока службы, ухудшение качества шлифования и увеличение вибраций при использовании шлифовальных кругов с аксиально смещенным режущим слоем, работающих в условиях циклически перемещающейся в осевом направлении радиальной нагрузки. The disadvantages of the known spindle are reduced service life, deterioration in grinding quality and increased vibration when using grinding wheels with an axially offset cutting layer, operating under conditions of a radial load cycling in the axial direction.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является узел шпинделя шлифовального станка, содержащий неподвижную пиноль, вал, установленный на опорах в пиноли, и закрепленные консольно с разных сторон на валу ведомый шкив и абразивный круг, при этом вал снабжен маховиком, закрепленным на консоли между абразивным кругом и опорой, причем центр массы маховика расположен в плоскости этой опоры на оси вращения вала [2]. Closest to the invention in technical essence is a spindle assembly of a grinding machine, comprising a fixed quill, a shaft mounted on bearings in the quill, and a driven pulley and an abrasive wheel fixed to the shaft from different sides on the shaft, while the shaft is equipped with a flywheel fixed to the console between the abrasive circle and support, and the center of mass of the flywheel is located in the plane of this support on the axis of rotation of the shaft [2].
Недостатками известного узла также являются снижение надежности и долговечности, ухудшение качества обрабатываемых изделий шлифовальными кругами с аксиально смещенным режущим слоем, работающих в условиях циклически перемещающейся в осевом направлении радиальной динамически неуравновешенной нагрузки, вызывающей вибрации. The disadvantages of the known site are also a decrease in reliability and durability, deterioration in the quality of the processed products by grinding wheels with an axially displaced cutting layer, operating under conditions of a radially dynamically unbalanced load cyclically moving in the axial direction, causing vibration.
Задача изобретения - повышение надежности, долговечности и улучшение качества обрабатываемых изделий путем уменьшения переменных динамических нагрузок благодаря установке дополнительной осциллирующий опоры, работающей в местах равного прогиба вала. The objective of the invention is to increase reliability, durability and improve the quality of the processed products by reducing variable dynamic loads due to the installation of additional oscillating bearings, working in places of equal deflection of the shaft.
Поставленная задача решается благодаря применению узла шлифовального шпинделя, содержащего вал, установленный в неподвижной пиноли на двух радиальных опорах, расстояние между которыми l, и закрепленные консольно на валу со стороны передней опоры под углом к плоскости вращения абразивный круг с аксиально смещенным режущим слоем, а с другой стороны ведомый шкив, кроме того, вал снабжен осциллирующей синхронно аксиально смещенному режущему слою круга опорой, размещенной на расстоянии Xmax=0,42265•l от передней опоры - в месте максимального прогиба оси вала, причем величина осцилляции опоры есть расстояние между точками Xmax и ближайшей к передней опоре точкой минимального прогиба на оси с максимальным прогибом.The problem is solved through the use of a grinding spindle assembly containing a shaft mounted in a fixed quill on two radial bearings, the distance between which l, and mounted on the shaft from the front support at an angle to the plane of rotation with an axially offset cutting layer mounted cantileverly, and with on the other hand, the driven pulley, in addition, the shaft is equipped with a support oscillating synchronously to the axially displaced cutting layer of the circle, located at a distance of X max = 0.42265 • l from the front support - at the maximum bending of the shaft axis, and the magnitude of the support oscillation is the distance between the points X max and the point of minimum deflection closest to the front support on the axis with maximum deflection.
На фиг. 1 изображена схема нагружения циклически действующей силой резания и прогибы оси вала; на фиг. 2 - предлагаемый узел в сборе, осевое сечение; на фиг. 3 - осциллирующая опора, выполненная в виде шарикоподшипника с аксиальным смещением наружной канавки внутреннего кольца. In FIG. 1 shows a loading diagram of a cyclically acting cutting force and deflection of the shaft axis; in FIG. 2 - the proposed assembly, axial section; in FIG. 3 - oscillating support, made in the form of a ball bearing with axial displacement of the outer groove of the inner ring.
Узел шлифовального шпинделя содержит пиноль 1, ведомый шкив 2, вал 3, установленный на подшипниках 4 и 5, абразивный круг 6, закрепленный на валу 3 под углом α к плоскости вращения, и осциллирующую опору 7. The grinding spindle assembly comprises a
В зоне резания при контакте с обрабатываемой заготовкой 8 аксиально смещенного режущего слоя шлифовального круга 6 возникает сила резания Pz, осциллирующая в осевом направлении с амплитудой Ak. Расстояние Ci от передней опоры 5 до места действия Pz будет циклически изменяться
Ci = Cmin + Ak/2 - (D•tgα•sinωt)/2,
где
Cmin - минимальное расстояние от передней опоры до места действия силы резания Pz;
D - диаметр круга;
ω - угловая частота вращения вала;
t - время.In the cutting zone in contact with the workpiece 8 of the axially displaced cutting layer of the
C i = C min + A k / 2 - (D • tgα • sinωt) / 2,
Where
C min - the minimum distance from the front support to the place of action of the cutting force P z ;
D is the diameter of the circle;
ω is the angular frequency of rotation of the shaft;
t is time.
В передней опоре 5 будет действовать приведенный переменный момент
M5 = Pz•Ci = Pz[Cmin + Ak/2 - (D•tgα•sinωt)/2],
вызывающий переменный прогиб fi с углом поворота φ оси вала, которые определяются по известным формулам
где
X - текущая координата;
B - модуль упругости материала вала;
осевой момент инерции сечения вала: Ix = πd4/64;
d - диаметр вала.In the
M 5 = P z • C i = P z [C min + A k / 2 - (D • tgα • sinωt) / 2],
causing variable deflection f i with a rotation angle φ of the shaft axis, which are determined by known formulas
Where
X is the current coordinate;
B is the elastic modulus of the shaft material;
axial moment of inertia of the shaft section: I x = πd 4/64;
d is the diameter of the shaft.
l - расстояние между 4 и 5 опорами.
l is the distance between 4 and 5 supports.
Подставляя значение φo угла поворота оси вала в формулу, определяющую прогиб, получим
Известно, что угол поворота оси вала есть первая производная прогиба, определим φ
Но так как максимальный прогиб оси вала будет в точке, где φ = 0, определим значение X максимального прогиба
X2 - 2lX + (2/3) l2 = 0, т.е. X = 0,42265•l.Substituting the value of φ o the angle of rotation of the shaft axis in the formula that defines the deflection, we obtain
It is known that the angle of rotation of the shaft axis is the first derivative of the deflection, we define φ
But since the maximum deflection of the shaft axis will be at the point where φ = 0, we determine the value X of the maximum deflection
X 2 - 2lX + (2/3) l 2 = 0, i.e. X = 0.42265 • l.
При этом максимальный прогиб
При подстановке значений Cmin и Cmax определим максимальные прогибы f
When substituting the values of C min and C max define the maximum deflections f
Определим Xmin местоположение прогиба на оси вала при максимальном прогибе, когда круг находится в положении Cmax, путем подстановки известных значений и Cmax в формулу fi (см. выше)
Приводим к канонической форме и вводим обозначение постоянной величины.Define X min deflection location on the shaft axis with maximum deflection when the circle is in the C max position, by substituting known values and C max in the formula f i (see above)
We bring to the canonical form and introduce the designation of a constant value.
X3 - 3l•X2 + 2l2•X + a = 0,
где
тогда
Xmin = [((27•a2 - 4l6)1/2 - 271/2•a)2/3 + ((27a2 - 4l6)1/2 - 271/2•a)1/3 • 31/6 • 61/3 • l + 31/3 • 62/3 • l2]/[(3(27a2 - 4l6)1/2 - 271/2•a)1/3 • 31/6 • 61/3].X 3 - 3l • X 2 + 2l 2 • X + a = 0,
Where
then
X min = [((27 • a 2 - 4l 6 ) 1/2 - 27 1/2 • a) 2/3 + ((27a 2 - 4l 6 ) 1/2 - 27 1/2 • a) 1 / 3 • 3 1/6 • 6 1/3 • l + 3 1/3 • 6 2/3 • l 2 ] / [(3 (27a 2 - 4l 6 ) 1/2 - 27 1/2 • a) 1 / 3 • 3 1/6 • 6 1/3 ].
Если установить осциллирующую с амплитудой A0 = Xmax - Xmin опору 7 синхронно аксиально смещенному режущему слою круга и осевому смещению Pz, где вал будет испытывать постоянные прогибы на всем цикле, то опора 7, стремясь возвратить вал в нейтральное положение, будет подвергнута воздействию постоянного момента. При этом не возникают вибрации и повышается надежность и срок службы работы узла.If we establish an oscillating support with amplitude A 0 = X max - X min, the support 7 is synchronously axially displaced by the cutting layer of the wheel and the axial displacement P z , where the shaft will experience constant deflections throughout the cycle, then the
Пример: На модернизированном плоскошлифовальном станке модели 3П722 шлифуется плоская поверхность корпуса. Припуск на сторону h=0,35 мм Ra=1,25 мкм. Материал заготовки - сталь 45XH закаленная, твердостью HRC 50. Example: On a modernized model 3P722 surface grinding machine, the flat surface of the body is ground. The allowance on the side h = 0.35 mm Ra = 1.25 μm. The workpiece material is hardened steel 45XH, hardness HRC 50.
Выбираем шлифовальный круг ПП 14А25ПСМ27К1А 35 м/с Dk = 450 мм Bk = 80 мм.We choose a grinding wheel ПП 14А25ПСМ27К1А 35 m / s D k = 450 mm B k = 80 mm.
Устанавливаем его под углом α = 5o, при этом амплитуда наклонного круга - Ак = 40 мм.We set it at an angle α = 5 o , while the amplitude of the inclined circle - And to = 40 mm
При назначенных режимах резания:
nk = 1500 мин-1; Vk = 35 м/с; V3 = 16 м/мин; So = 32 мм/ход стола; Stx = 0,015 мм (на реверс шлифовальной бабки); мощность на резание Nрез = 8,65 кВт, а сила Pz = (1020 • 60 • Nрез)/Vk = 250H.With the assigned cutting modes:
n k = 1500 min -1 ; V k = 35 m / s; V 3 = 16 m / min; S o = 32 mm / table stroke; S tx = 0.015 mm (on the reverse of the grinding head); cutting power N res = 8.65 kW, and the force P z = (1020 • 60 • N res ) / V k = 250H.
Определим максимальный прогиб оси вала при длине консоли крепления шлифовального круга C = 100 мм; расстоянии между опорами l = 300 мм; d = 30 мм, в крайних положениях Cmin = 80 мм, Cmax = 120 мм. Материал вала Сталь50 с E = 2,1•105 МПа.Determine the maximum deflection of the shaft axis with the length of the console mounting the grinding wheel C = 100 mm; distance between supports l = 300 mm; d = 30 mm, in extreme positions C min = 80 mm, C max = 120 mm. Shaft material Steel 50 with E = 2.1 • 10 5 MPa.
-0,0138 мм
-0,0208 мм
Максимальный прогиб оси вала будет на расстоянии Xmax = 0,42265•l = 0,1268 м от передней опоры. -0.0138 mm
-0.0208 mm
Maximum deflection the axis of the shaft will be at a distance of X max = 0.42265 • l = 0.1268 m from the front support.
Определим Xmin расстояние от передней опоры до прогиба на оси вала, когда круг в положении Cmax : Xmin = 0,0505 м
Тогда величина амплитуды Ao осциллирующей опоры будет равна Ao = 0,1268 - 0,0505 = 0,0763 м.Define X min the distance from the front support to the deflection on the axis of the shaft when the circle in position C max : X min = 0,0505 m
Then the amplitude A o of the oscillating support will be equal to A o = 0.1268 - 0.0505 = 0.0763 m.
Особенно эффективно влияние дополнительной осциллирующей опоры 7 на уменьшение отклонения оси вала под действием пульсирующего переменного приведенного момента M5 на опоре 5 при больших величинах Ak осцилляции круга.Particularly effective impact additional
Таким образом, предлагаемый узел обладает повышенной долговечностью вследствие уменьшения переменных динамических нагрузок благодаря установке осциллирующей опоры, работающей в местах равного прогиба вала, а также позволяет повысить качество обработанной поверхности. Thus, the proposed site has increased durability due to the reduction of variable dynamic loads due to the installation of an oscillating support, working in places of equal deflection of the shaft, and also improves the quality of the processed surface.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97122189A RU2121914C1 (en) | 1997-12-31 | 1997-12-31 | Grinding spindle assembly |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97122189A RU2121914C1 (en) | 1997-12-31 | 1997-12-31 | Grinding spindle assembly |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2121914C1 true RU2121914C1 (en) | 1998-11-20 |
RU97122189A RU97122189A (en) | 1999-10-10 |
Family
ID=20200828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97122189A RU2121914C1 (en) | 1997-12-31 | 1997-12-31 | Grinding spindle assembly |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2121914C1 (en) |
-
1997
- 1997-12-31 RU RU97122189A patent/RU2121914C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1853866B (en) | Hand tool with a wobble drive | |
US6336849B1 (en) | Grinding spindle | |
US6454638B2 (en) | Machine for grinding cylindrical bearing surfaces on parts using an abrasive belt | |
JP3519050B2 (en) | Apparatus in a tool holding assembly for axially moving a rotatable shaft | |
RU2121914C1 (en) | Grinding spindle assembly | |
US20040219866A1 (en) | Method and apparatus for forming grooves on a workpiece and for dressing a grindstone used in the groove formation | |
JP3408822B2 (en) | Internal polishing machine | |
US3470754A (en) | Balanced vibratory mechanism | |
EP0197457B1 (en) | High-speed spindle | |
SU1606317A1 (en) | Spindle unit for grinder | |
US5187900A (en) | Auxiliary device for a machine tool | |
RU2212309C2 (en) | Device for vibration cutting | |
RU2042494C1 (en) | Device for finishing planes | |
SU1764965A1 (en) | Machine tool for double-side finish machining | |
SU570479A1 (en) | Vibroinsulated spindle unit | |
JP2012066326A (en) | Film lapping device, outside joint member of constant velocity universal joint, hub ring of wheel bearing device, and film lapping method | |
RU2146587C1 (en) | Method of grinding | |
JP2855795B2 (en) | Driving method and driving device for super-finish vibration device | |
SU1664520A1 (en) | Device for abrasive machining | |
RU2164853C1 (en) | Device for abrasive machining with torsional-axial vibrations | |
SU956245A2 (en) | Grinding head | |
JP3498998B2 (en) | Multifunctional polishing equipment | |
JPS5981055A (en) | Honing device | |
FI78855C (en) | Device for magnetic grinding. | |
RU2366561C1 (en) | Device for shaft pulsed surface hardening |