RU2587371C1 - High-speed motor spindle for metal cutting machines - Google Patents

High-speed motor spindle for metal cutting machines Download PDF

Info

Publication number
RU2587371C1
RU2587371C1 RU2015102140/02A RU2015102140A RU2587371C1 RU 2587371 C1 RU2587371 C1 RU 2587371C1 RU 2015102140/02 A RU2015102140/02 A RU 2015102140/02A RU 2015102140 A RU2015102140 A RU 2015102140A RU 2587371 C1 RU2587371 C1 RU 2587371C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stator
spindle
housing
vibration
bearing
Prior art date
Application number
RU2015102140/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Фан Сагирович Сабиров
Виктор Валерьевич Бушуев
Владимир Владимирович Молодцов
Леонид Янович Гиловой
Борис Михайлович Рывкин
Олег Савельевич Кочетов
Original Assignee
Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации filed Critical Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации
Priority to RU2015102140/02A priority Critical patent/RU2587371C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2587371C1 publication Critical patent/RU2587371C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Turning (AREA)
  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to machine building. Motor spindle includes housing, spindle running in housing with possibility to run in bearings and with mandrel to tool clamping mechanism installed inside it on side of front bearing support, motor, which rotor is located on spindle shaft, and stator is in housing, stator cooling system and bearing supports to be connected to coolant supply station, vibration sensor installed in housing, and temperature sensors mounted on bearing supports. At that, it is equipped with additional temperature sensor arranged on stator, and digital control device, and cooling system is made separate for stator and bearing supports and is equipped with cooling intensity regulators for each of them. Vibration sensor is made with possibility of measuring vibration acceleration. Digital control device is connected with temperature sensors and vibration transducer, as well as with coolant feed and stator and bearing supports cooling intensity regulators.
EFFECT: higher efficiency and service life of motor spindle.
2 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к высокоскоростным мотор-шпинделям для металлорежущих станков.The invention relates to mechanical engineering, in particular to high-speed motor spindles for metal cutting machines.

Известен высокоскоростной мотор-шпиндель для металлорежущих станков, содержащий корпус с установленными внутри него механизмом зажима оправки с инструментом, шпиндель, закрепленный в корпусе посредством фланца с возможностью вращения в передних и задних подшипниковых опорах, и электродвигатель, ротор которого расположен на валу шпинделя, при этом механизм зажима оправки с инструментом устанавливается в шпинделе (патентная заявка US 2008/080943 А1, опубл. 03.04.2008).Known high-speed motor spindle for machine tools, comprising a housing with a mandrel clamping tool and tool installed inside it, a spindle mounted in the housing by means of a flange for rotation in the front and rear bearing bearings, and an electric motor, the rotor of which is located on the spindle shaft, the clamping mechanism of the mandrel with the tool is installed in the spindle (patent application US 2008/080943 A1, publ. 03.04.2008).

При том, что конструктивно известный мотор-шпиндель выполнен эффективным, компактным и рациональным, он обладает существенным недостатком - отсутствием системы охлаждения мотора и подшипниковых узлов, что для высокоскоростной системы является важным условием его быстроходности.While the structurally known motor spindle is efficient, compact and rational, it has a significant drawback - the lack of a motor cooling system and bearing assemblies, which is an important condition for its speed for a high-speed system.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту - прототипом - является высокоскоростной мотор-шпиндель для металлорежущих станков, содержащий корпус, шпиндель, закрепленный в корпусе с возможностью вращения в подшипниковых опорах и с установленным внутри него со стороны передней подшипниковой опоры механизмом зажима оправки с инструментом, электродвигатель, ротор которого расположен на валу шпинделя, а статор - в корпусе, систему охлаждения статора и подшипниковых опор, выполненную с возможностью подключения к станции для подачи хладагента, установленный на мотор-шпинделе вибродатчик и датчики температуры, установленные на подшипниковых опорах (патент ИЗ РФ №2509627, опубл. 20.03.2014).The closest technical solution to the claimed object - the prototype - is a high-speed motor spindle for metal cutting machines, comprising a housing, a spindle mounted in the housing for rotation in bearing bearings and with a mandrel clamping tool with tool installed inside the front bearing support, an electric motor the rotor of which is located on the spindle shaft, and the stator is in the housing, the cooling system of the stator and bearing bearings, made with the possibility of connecting to the station for refrigerant supply mounted on the spindle motor vibration sensor and temperature sensors mounted on bearing supports (patent RF OUT №2509627, publ. 20.03.2014).

К недостаткам прототипа следует отнести несбалансированность управления и неравномерность охлаждения статора и подшипниковых опор, ограничивающую быстроходность и являющуюся причиной склонности к возникновению в мотор-шпинделе вибраций, что обусловливает низкий ресурс и эффективности работы узла в целом.The disadvantages of the prototype include the imbalance of control and the uneven cooling of the stator and bearing bearings, limiting speed and causing a tendency to occur in the motor spindle of vibrations, which leads to a low resource and efficiency of the node as a whole.

Задачей изобретения является оснащение мотор-шпинделя управляемой системой охлаждения его статора и подшипниковых опор с целью минимизации вибраций.The objective of the invention is to equip the motor spindle with a controlled cooling system of its stator and bearing bearings in order to minimize vibration.

Технический результат - повышение быстроходности, стабильности, эффективности и ресурса работы высокоскоростного мотор-шпинделя для металлорежущих станков.The technical result is an increase in speed, stability, efficiency and service life of a high-speed motor spindle for metal cutting machines.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в высокоскоростном мотор-шпинделе для металлорежущих станков, содержащем корпус, шпиндель, закрепленный в корпусе с возможностью вращения в подшипниковых опорах и с установленным внутри него со стороны передней подшипниковой опоры механизмом зажима оправки с инструментом, электродвигатель, ротор которого расположен на валу шпинделя, а статор - в корпусе, систему охлаждения статора и подшипниковых опор, выполненную с возможностью подключения к станции для подачи хладагента, установленный на мотор-шпинделе вибродатчик и датчики температуры, установленные на подшипниковых опорах, система охлаждения выполнена раздельной для статора и подшипниковых опор и включающей регуляторы интенсивности охлаждения каждого из них, вибродатчик выполнен с возможностью измерения вибрационного ускорения, а мотор-шпиндель снабжен дополнительным датчиком температуры, установленным на статоре, и цифровым управляющим устройством со входами, функционально соединенными с датчиками температуры и вибродатчиком, и выходами, один из которых выполнен с возможностью функционального соединения со станцией для подачи хладагента, а остальные функционально соединены с регуляторами интенсивности охлаждения статора и подшипниковых опор, при этом оптимально, чтобы вибродатчик был выполнен с возможностью измерения амплитуды вибрации.The problem is solved, and the claimed technical result is achieved by the fact that in a high-speed motor spindle for metal-cutting machines, comprising a housing, a spindle mounted in the housing for rotation in bearing bearings and with a mandrel clamping tool and tool mounted inside it from the front of the bearing support , an electric motor, the rotor of which is located on the spindle shaft, and the stator in the housing, a cooling system for the stator and bearing bearings, made with the possibility of connecting to the station and for supplying refrigerant, a vibration sensor mounted on the motor spindle and temperature sensors mounted on the bearings, the cooling system is separate for the stator and bearing bearings and includes regulators of the cooling intensity of each of them, the vibration sensor is configured to measure vibration acceleration, and the motor spindle equipped with an additional temperature sensor mounted on the stator, and a digital control device with inputs functionally connected to temperature and vibration sensors by a probe, and outputs, one of which is made with the possibility of functional connection with a station for supplying refrigerant, and the rest are functionally connected with regulators of the intensity of cooling of the stator and bearing bearings, while it is optimal for the vibration sensor to be configured to measure the amplitude of vibration.

Изобретение поясняется чертежами, где The invention is illustrated by drawings, where

на Фиг. 1 представлена конструктивная схема высокоскоростного мотор-шпинделя для металлорежущих станков;in FIG. 1 shows a structural diagram of a high-speed motor spindle for machine tools;

- на Фиг. 2 представлена блок-схема системы охлаждения статора и подшипниковых опор высокоскоростного мотор-шпинделя для металлорежущих станков;- in FIG. 2 is a block diagram of a stator cooling system and bearing bearings of a high-speed motor spindle for machine tools;

- на Фиг. 3 представлен график зависимости вибрации (f) от температуры (Т°).- in FIG. 3 is a graph of vibration (f) versus temperature (T °).

Высокоскоростной мотор-шпиндель для металлорежущих станков (ВМШ) включает в себя два блока подсистем: основные, встроенные в ВМШ, подсистемы и дополнительные, обслуживающие ВМШ подсистемы.A high-speed motor-spindle for metal-cutting machine tools (VMSh) includes two blocks of subsystems: the main ones built into the VMSh, subsystems and additional subsystems serving the VMSh.

На Фиг. 1 представлена конструктивная схема ВМШ. Основные, встроенные в ВМШ, подсистемы включают в себя двигатель, шпиндельные опоры, датчик обратной связи по положению, механизм зажима инструмента, шпиндель с базовыми поверхностями для установки инструмента, подсистему подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) как с внутренним, так и с внешним ее подводами в зону резания, и подсистему диагностики (на чертеже не показаны). Дополнительные, обслуживающие ВМШ подсистемы включают в себя следующие подсистемы: охлаждение двигателя, охлаждение опор, смазывание опор, создание натяга в опорах, предохранение опор от пыли, управляющую систему (на Фиг. 1 не показаны).In FIG. 1 presents a structural diagram of the NMS. The main subsystems built into the VMS include an engine, spindle bearings, a position feedback sensor, a tool clamping mechanism, a spindle with basic surfaces for installing a tool, a coolant (coolant) supply subsystem with both internal and external its supplies to the cutting zone, and the diagnostic subsystem (not shown in the drawing). Additional subsystems servicing NMS include the following subsystems: engine cooling, cooling of supports, lubrication of supports, creating interference in supports, protection of supports from dust, control system (not shown in Fig. 1).

Высокоскоростной мотор-шпиндель для металлорежущих станков (Фиг. 1) содержит ротор 1 электродвигателя, который установлен с натягом для передачи момента на шпиндель 2. Шпиндель 2 вместе с ротором 1 электродвигателя и другими вращающимися деталями балансируется до обеспечения остаточного дисбаланса, при котором центр тяжести шпинделя смещается не более чем на 1...2 мкм. Влияние электромагнитных полей двигателя уменьшается кольцами 3 из немагнитного материала, которые могут использоваться и для балансировки. Статор 4 устанавливается в корпусе 5 ВМШ и охлаждается при подаче хладагента в полость рубашки охлаждения 6. Интенсивность охлаждения задается регулятором 7. С помощью такой же системы происходит охлаждение передней и задней подшипниковых опор. Передней подшипниковой опорой шпинделя служат сдвоенные радиально-упорные шарикоподшипники 8 и 9, натяг в которых обеспечивается пружинами 10 (при высоких частотах вращения) и пневматическим цилиндром 11 (при меньших частотах и больших нагрузках). Инструмент устанавливается в оправке 12, которая закрепляется с помощью механизма зажима 13 на шпинделе, базируясь в соединении 14 типа HSK-A. Разжим оправки 12 производится при подаче масла под давлением в правую полость 15 гидроцилиндра 16, подвижный корпус которого через прихват 17 связан со шпинделем 2. Таким образом, при разжиме оправки 12 осевое усилие разжима пружины воспринимается опорами шпинделя лишь частично. Контроль углового положения шпинделя производится датчиком фирмы «Heidenhain», который состоит из намагниченного диска 18, закрепленного на шпинделе, и считывающей головки 19, установленной на фланце корпуса. Датчики: колебаний - вибродатчик 20 и перемещения переднего конца 21 - датчик 22, расположены в корпусе ВМШ. Датчики температуры на Фиг. 1 не показаны. Подача СОЖ производится через сопла 23 или через отверстие в тяге 24 механизма зажима 13.The high-speed motor spindle for machine tools (Fig. 1) contains an electric motor rotor 1, which is installed with an interference fit to transmit torque to the spindle 2. The spindle 2, together with the electric motor rotor 1 and other rotating parts, is balanced to ensure residual imbalance at which the center of gravity of the spindle shifted by no more than 1 ... 2 microns. The influence of electromagnetic fields of the engine is reduced by rings 3 of non-magnetic material, which can also be used for balancing. The stator 4 is installed in the VMSh housing 5 and is cooled when the refrigerant is supplied to the cavity of the cooling jacket 6. The cooling intensity is set by the regulator 7. Using the same system, the front and rear bearings are cooled. The double spherical angular contact ball bearings 8 and 9 serve as the front bearing support of the spindle, the interference in which is provided by the springs 10 (at high rotational speeds) and the pneumatic cylinder 11 (at lower frequencies and high loads). The tool is mounted in a mandrel 12, which is secured by a clamping mechanism 13 to the spindle, based on the connection type 14 HSK-A. The mandrel 12 is unclenched when oil under pressure is supplied to the right cavity 15 of the hydraulic cylinder 16, the movable housing of which is connected to the spindle 2 through the gripper 17. Thus, when the mandrel 12 is unstretched, the axial spring expansion force is only partially perceived by the spindle bearings. The angular position of the spindle is monitored by a Heidenhain sensor, which consists of a magnetized disk 18 mounted on the spindle and a read head 19 mounted on the housing flange. Sensors: oscillations - vibration sensor 20 and the movement of the front end 21 - sensor 22, are located in the housing VMSh. The temperature sensors of FIG. 1 are not shown. Coolant is supplied through nozzles 23 or through an opening in the rod 24 of the clamping mechanism 13.

На Фиг. 2 представлена блок-схема системы охлаждения статора и подшипниковых опор ВМШ. Система включает рубашку 6 охлаждения статора с регулятором 7 интенсивности его охлаждения, рубашку 25 охлаждения передней подшипниковой опоры с регулятором 26 интенсивности ее охлаждения и рубашку 27 охлаждения задней подшипниковой опоры с регулятором 28 интенсивности ее охлаждения. К регуляторам 7, 26 и 28 хладагент подается от станции 29 для подачи хладагента. Рабочие параметры регуляторам 7, 26 и 28 и станции 29 задает цифровое управляющее устройство 30 в зависимости от показаний датчиков температуры 31, 32 и 33, установленных соответственно на статоре, передней и задней подшипниковых опорах, и вибродатчика 20, выполненного с возможностью измерения вибрационного ускорения и установленного на мотор-шпинделе.In FIG. 2 is a block diagram of a stator cooling system and a VMSh bearing support. The system includes a stator cooling jacket 6 with a regulator 7 for its cooling intensity, a cooling jacket 25 for the front bearing support with a regulator 26 for its cooling and a jacket 27 for cooling the rear bearing bracket with a regulator 28 for its cooling intensity. To the regulators 7, 26 and 28, the refrigerant is supplied from the station 29 for supplying refrigerant. The operating parameters of the regulators 7, 26 and 28 and the station 29 are set by the digital control device 30 depending on the readings of the temperature sensors 31, 32 and 33 installed respectively on the stator, front and rear bearing bearings, and the vibration sensor 20, configured to measure vibration acceleration and mounted on the motor spindle.

Высокоскоростной мотор-шпиндель для металлорежущих станков работает следующим образом.High-speed motor spindle for machine tools operates as follows.

Мотор-шпиндели могут устанавливаться в горизонтальном, вертикальном и наклонном положениях. ВМШ интегрируется в структуру станка, поэтому статические и динамические характеристики должны быть согласованы между ВМШ и шпиндельной бабкой. При проектировании шпиндельной бабки следует учитывать указанные ниже особенности. Основные параметры, такие как мощность и момент двигателя, частоты вращения, допустимые силы резания назначались на основе анализа режимов обработки стальных и алюминиевых заготовок торцовыми, длиннокромочными, концевыми, дисковыми фрезами, а также расточным, сверлильным и резьбообрабатывающим инструментом (сверла, развертки, резцы и т.п.). В качестве материала инструмента использовались твердый сплав и керамика. При выборе режимов обработки учитывалось то обстоятельство, что при разгоне выше определенных частот вращения в коническом соединении оправки и шпинделя может возникать зазор, который необходимо исключить. Основные параметры разработанных в рамках государственного контракта ВМШ представлены в таблице 1.Motor spindles can be installed in horizontal, vertical and inclined positions. The VMS is integrated into the structure of the machine, so the static and dynamic characteristics must be consistent between the VMS and the headstock. When designing the headstock, the following features should be considered. The main parameters, such as engine power and torque, rotational speeds, allowable cutting forces, were assigned based on an analysis of the processing modes for steel and aluminum billets with face, long edge, end, disk mills, as well as boring, drilling and threading tools (drills, reamers, cutters and etc.). Carbide and ceramics were used as the tool material. When choosing the processing modes, the circumstance was taken into account that during acceleration above certain rotation frequencies in the conical connection of the mandrel and spindle, a gap may arise, which must be excluded. The main parameters developed in the framework of the state contract of the military school are presented in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

фланца; Lкор - длина посадочного диаметра корпуса; L - общая длина ВМШ.flange; L cor - the length of the landing diameter of the housing; L is the total length of the NMS.

Ротор 1 электродвигателя устанавливается с натягом для передачи момента на шпиндель 2. Влияние электромагнитных полей двигателя уменьшается кольцами 3 из немагнитного материала, которые могут использоваться и для балансировки. Статор 4 с рубашкой охлаждения 6 устанавливается в корпусе 5 ВМШ и охлаждается при подаче в рубашку хладагента. С помощью такой же системы происходит охлаждение подшипников. Передней опорой шпинделя служат сдвоенные радиально-упорные шарикоподшипники 8 и 9, натяг в которых обеспечивается пружинами 10 (при высоких частотах вращения) и пневматическим цилиндром 11 (при меньших частотах и больших нагрузках). Инструмент устанавливается в оправке 12, которая закрепляется с помощью механизма зажима 13 на шпинделе, базируясь в соединении 14 типа HSK-A. Для контроля состояния и функционирования механизма зажима инструмента предусмотрены соответствующие датчики. При установке и закреплении новой оправки коническая поверхность шпинделя очищается воздухом под давлением. Подача смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) может осуществляться двумя способами: внешний подвод СОЖ через сопла, установленные на переднем торце мотор-шпинделя и внутренняя подача СОЖ - через вращающийся шпиндель, непосредственно в зону резания. Подача СОЖ в этом случае производится через центральное отверстие в тяге механизма зажима. Для исключения утечек предусмотрены соответствующие уплотнения. Управление, осуществляемое устройством ЧПУ станка, обеспечивает требуемые параметры вращения шпинделя, перемещения переднего конца, работу подсистем ВМШ (пневматика, зажим-разжим инструмента и т.п.), автоматическую смену инструмента, оценку результатов диагностики и т.д.The rotor 1 of the electric motor is installed with an interference fit to transmit torque to the spindle 2. The influence of electromagnetic fields of the motor is reduced by rings 3 of non-magnetic material, which can also be used for balancing. The stator 4 with the cooling jacket 6 is installed in the VMSh housing 5 and is cooled when refrigerant is supplied to the jacket. Using the same system, bearings are cooled. The front spindle bearings are double angular contact ball bearings 8 and 9, the interference of which is provided by springs 10 (at high speeds) and a pneumatic cylinder 11 (at lower frequencies and high loads). The tool is mounted in a mandrel 12, which is secured by a clamping mechanism 13 to the spindle, based on the connection type 14 HSK-A. For monitoring the condition and functioning of the tool clamping mechanism, appropriate sensors are provided. When installing and securing a new mandrel, the conical surface of the spindle is cleaned with air under pressure. The supply of cutting fluid (coolant) can be carried out in two ways: external coolant supply through nozzles mounted on the front end of the motor spindle and internal coolant supply through a rotating spindle directly into the cutting zone. In this case, coolant is supplied through the central hole in the traction of the clamping mechanism. To prevent leaks, appropriate seals are provided. The control carried out by the CNC machine tool provides the required parameters for spindle rotation, front end movement, operation of the VMSh subsystems (pneumatics, tool clamp-opener, etc.), automatic tool change, evaluation of diagnostic results, etc.

Особый интерес представляет работа системы охлаждения статора и подшипниковых опор ВМШ. ВМШ работает на различных режимах, обусловленных обеспечением требуемых режимов обработки. Установлено, что в силу ряда причин, для каждого такого режима и/или их совокупности (определенной частоте вращения и/или определенной нагрузке и т.п.) существует оптимальная рабочая температура, при которой вибрация минимальна. В общем виде зависимость представлена на Фиг. 3, из которой видно, что минимальной вибрации соответствует нулевое значение вибрационного ускорения (af=0, касательная к графику в этой точке горизонтальна). При этом амплитуда вибрации тем меньше, чем меньше факторы, ее вызывающие. В нашем случае к таким факторам относится неравномерное распределение теплового поля в ВШМ. Основными источниками тепла в ВШМ являются статор (его тепловыделение в 5-20 раз превышает тепловыделение ротора) и подшипниковые опоры. Исходя из этого алгоритма в зависимости от показаний датчиков температуры 31, 32 и 33, установленных соответственно на статоре, передней и задней подшипниковых опорах, цифровое управляющее устройство 30 задает рабочие параметры (например, объем прокачиваемого хладагента, температуру хладагента) регуляторам 7, 26 и 28 и станции 29 таким образом, чтобы температура, измеренная датчиками температуры 31, 32 и 33, стремилась к равновесию, что может дополнительно фиксироваться достижением минимальной амплитуды, измеренной вибродатчиком 20 при снабжении последнего возможностью исполнения такой контрольной функции. При этом собственно значение температуры (среднеквадратичной температуры на статоре, передней и задней подшипниковых опорах) задается ее приближением посредством тех же регуляторов 7, 26 и 28 и станции 29 к соответствующей нулевому значению вибрационного ускорения, измеренного вибродатчиком 20. Связь цифрового управляющего устройства 30 со станцией 29 нужна для обеспечения необходимого и достаточного объема хладагента, подаваемого к регуляторам 7, 26 и 28.Of particular interest is the operation of the stator cooling system and the VMSh bearing bearings. VMSh operates in various modes, due to the provision of the required processing modes. It has been established that for a number of reasons, for each such regime and / or their combination (a certain rotation speed and / or a certain load, etc.), there is an optimal operating temperature at which vibration is minimal. In general, the dependence is shown in FIG. 3, which shows that the minimum vibration corresponds to a zero value of vibrational acceleration (a f = 0, the tangent to the graph at this point is horizontal). In this case, the amplitude of vibration is less, the less factors that cause it. In our case, these factors include the uneven distribution of the thermal field in the GSM. The main sources of heat in the GSM are the stator (its heat generation is 5-20 times higher than the heat generation of the rotor) and bearing bearings. Based on this algorithm, depending on the readings of temperature sensors 31, 32, and 33 installed on the stator, front and rear bearings, respectively, the digital control device 30 sets the operating parameters (for example, the volume of refrigerant pumped, the temperature of the refrigerant) to regulators 7, 26, and 28 and station 29 so that the temperature measured by temperature sensors 31, 32 and 33 tends to equilibrium, which can be additionally recorded by reaching the minimum amplitude measured by vibration sensor 20 when supplied with the latter the ability to perform such a control function. In this case, the actual temperature value (rms temperature on the stator, front and rear bearing bearings) is set by its approximation by means of the same regulators 7, 26 and 28 and station 29 to the corresponding zero value of vibration acceleration measured by vibration sensor 20. Communication of the digital control device 30 with the station 29 is needed to provide the necessary and sufficient amount of refrigerant supplied to regulators 7, 26 and 28.

С учетом изложенного можно сделать вывод о том, что заявленная конструкция высокоскоростного мотор-шпинделя для металлорежущих станков позволяет управлять системой охлаждения его статора и подшипниковых опор с обеспечением минимизации вибраций, а следовательно, заявленный технический результат - повышение быстроходности, стабильности, эффективности и ресурса работы высокоскоростного мотор-шпинделя для металлорежущих станков - достигнут.Based on the foregoing, we can conclude that the claimed design of a high-speed motor spindle for metal cutting machines allows you to control the cooling system of its stator and bearing bearings to minimize vibration, and therefore, the claimed technical result is an increase in speed, stability, efficiency and service life of high-speed spindle motor for machine tools - achieved.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.The analysis of the claimed technical solution for compliance with the conditions of patentability showed that the characteristics indicated in the independent claim are interrelated with each other with the formation of a stable set of necessary attributes unknown at the priority date from the prior art sufficient to obtain the required synergistic (over-total) technical result.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solution:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к машиностроению, в частности, к высокоскоростным мотор-шпинделям для металлорежущих станков;- an object embodying the claimed technical solution, when implemented, relates to mechanical engineering, in particular, to high-speed motor spindles for metal cutting machines;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the claimed object in the form described in the independent clause of the formula below, the possibility of its implementation using the means and methods described above or known from the prior art on the priority date is confirmed;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed subject matter meets the requirements of the patentability conditions of “novelty”, “inventive step” and “industrial applicability” under applicable law.

Claims (2)

1. Высокоскоростной мотор-шпиндель для металлорежущих станков, содержащий корпус, шпиндель, установленный в корпусе с возможностью вращения в подшипниковых опорах и имеющий установленный внутри него со стороны передней подшипниковой опоры механизм зажима оправки с инструментом, электродвигатель, ротор которого расположен на валу шпинделя, а статор - в корпусе, систему охлаждения статора и подшипниковых опор, выполненную с возможностью подключения к станции для подачи хладагента, вибродатчик, установленный в корпусе, и датчики температуры, установленные на подшипниковых опорах, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным датчиком температуры, установленным на статоре, и цифровым управляющим устройством, при этом система охлаждения выполнена раздельной для статора и подшипниковых опор и снабжена регуляторами интенсивности охлаждения каждого из них, а вибродатчик выполнен с возможностью измерения вибрационного ускорения, причем входы цифрового управляющего устройства соединены с упомянутыми датчиками температуры и вибродатчиком, а выходы - соответственно со станцией для подачи хладагента и с регуляторами интенсивности охлаждения статора и подшипниковых опор.1. High-speed motor spindle for machine tools, comprising a housing, a spindle mounted in the housing rotatably in bearing bearings and having a mandrel clamping tool with a tool mounted inside it from the front bearing support, an electric motor whose rotor is located on the spindle shaft, and stator - in the housing, a cooling system for the stator and bearing bearings, made with the possibility of connecting to the station for supplying refrigerant, a vibration sensor installed in the housing, and temperature sensors ry mounted on bearing bearings, characterized in that it is equipped with an additional temperature sensor mounted on the stator and a digital control device, while the cooling system is separate for the stator and bearing bearings and is equipped with cooling intensity controls for each of them, and the vibration sensor is made with the ability to measure vibrational acceleration, and the inputs of the digital control device are connected to the said temperature sensors and vibration sensors, and the outputs, respectively, with ntsiey for supplying the refrigerant and controls the cooling rate of the stator and bearing supports. 2. Мотор-шпиндель по п. 1, отличающийся тем, что вибродатчик выполнен с возможностью измерения амплитуды вибрационного ускорения. 2. The motor spindle according to claim 1, characterized in that the vibration sensor is configured to measure the amplitude of vibrational acceleration.
RU2015102140/02A 2015-01-26 2015-01-26 High-speed motor spindle for metal cutting machines RU2587371C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015102140/02A RU2587371C1 (en) 2015-01-26 2015-01-26 High-speed motor spindle for metal cutting machines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015102140/02A RU2587371C1 (en) 2015-01-26 2015-01-26 High-speed motor spindle for metal cutting machines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2587371C1 true RU2587371C1 (en) 2016-06-20

Family

ID=56132141

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015102140/02A RU2587371C1 (en) 2015-01-26 2015-01-26 High-speed motor spindle for metal cutting machines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2587371C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU171380U1 (en) * 2016-07-11 2017-05-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") Spindle head
RU2759940C2 (en) * 2017-03-17 2021-11-18 Файвз Машининг Compact electric spindle
CN115519470A (en) * 2022-09-30 2022-12-27 宜昌长机科技有限责任公司 High-speed deep-cutting and fast-advancing spindle mechanism and operation method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7326010B2 (en) * 2005-11-17 2008-02-05 Deckel Maho Pfronten Gmbh Motor spindle
RU102553U1 (en) * 2010-03-04 2011-03-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина" HIGH SPEED SPINDLE ASSEMBLY OF THE METAL CUTTING MACHINE
RU112656U1 (en) * 2011-06-15 2012-01-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации METAL-WORKING MACHINE SPINDLE ASSEMBLY
CN202129679U (en) * 2011-05-19 2012-02-01 山东科技大学 High-speed electric main shaft cooling device for lowering temperature of cooling water through semiconductor refrigeration technology
RU2509627C1 (en) * 2012-07-19 2014-03-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Method of control over metal cutter high-rpm direct drive spindle motor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7326010B2 (en) * 2005-11-17 2008-02-05 Deckel Maho Pfronten Gmbh Motor spindle
RU102553U1 (en) * 2010-03-04 2011-03-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина" HIGH SPEED SPINDLE ASSEMBLY OF THE METAL CUTTING MACHINE
CN202129679U (en) * 2011-05-19 2012-02-01 山东科技大学 High-speed electric main shaft cooling device for lowering temperature of cooling water through semiconductor refrigeration technology
RU112656U1 (en) * 2011-06-15 2012-01-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации METAL-WORKING MACHINE SPINDLE ASSEMBLY
RU2509627C1 (en) * 2012-07-19 2014-03-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Method of control over metal cutter high-rpm direct drive spindle motor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU171380U1 (en) * 2016-07-11 2017-05-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") Spindle head
RU2759940C2 (en) * 2017-03-17 2021-11-18 Файвз Машининг Compact electric spindle
CN115519470A (en) * 2022-09-30 2022-12-27 宜昌长机科技有限责任公司 High-speed deep-cutting and fast-advancing spindle mechanism and operation method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Abele et al. Machine tool spindle units
CN103286678B (en) A kind of Multifunction internal formula dynamic/static piezoelectric main shaft for efficient high-speed precision machine tool
Abele et al. Analyzing energy consumption of machine tool spindle units and identification of potential for improvements of efficiency
CN103084588B (en) Motorized spindle device supported by high-speed hybrid bearings and lubricated by two phases of gas and liquid
CN106984836A (en) A kind of built-in dynamic/static piezoelectric main shaft of high-speed, high precision
CN102489726A (en) Air-floated high-speed motorized spindle
CN208366608U (en) A kind of high-speed angular contact ball bearing temperature rise detection experimental rig
KR20160113271A (en) Main shaft device
Liu et al. Dynamic design for motorized spindles based on an integrated model
RU2587371C1 (en) High-speed motor spindle for metal cutting machines
CN105108180A (en) Motorized spindle structure of numerical control lathe
CN107598193B (en) Air-float electric main shaft
US7547168B1 (en) High speed spindle system and centrifugal chuck
CN102886534B (en) High-speed and high-rigidity dynamic and static pressure built-in electric main shaft
CN104135103A (en) High-speed asynchronous induction motor with hydrodynamic gas-lubricated bearings
CN100415931C (en) Industrial application type active magnetic levitation machine tool electric spindle
CN107457414B (en) High-frequency high-speed spindle device integrated with Z axis
CN118602006A (en) A hydrodynamic bearing and test system based on magnetorheological fluid lubrication
RU2509627C1 (en) Method of control over metal cutter high-rpm direct drive spindle motor
CN102814733A (en) Large-size end surface processing electric spindle for mixed support of hydrostatic bearing and rolling bearing
KR101168527B1 (en) A rigidity measurement of the main spindle
KR20150050259A (en) Spindle structure of machine tool
Tlusty et al. High speed high power spindles with roller bearings
RU2479095C2 (en) Electric spindle
WO2022007366A1 (en) Air-bearing motorized spindle and machine tool

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180127

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20181005

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200127