SU1126423A2

SU1126423A2 - Machine tool spindle

Info

Publication number: SU1126423A2
Application number: SU833635497A
Authority: SU
Inventors: Леонард Леонидович Васильев; Иван Павлович Караим; Николай Петрович Лешук; Валерий Васильевич Хроленок
Priority date: 1983-08-16
Filing date: 1983-08-16
Publication date: 1984-11-30

Abstract

ШПИНДЕЛЬ СТАНКА по авт. св. № 931429, отличающийс тем, что, с целью повышени точности обработки, осевой канал выполнен по всей длине вала, а шпиндель снабжен установленными герметично по торцам вала втулками с глухим отверстием диаметром, меньшим диаметра осевого канала, при этом на внутренней поверхности втулок выполнены продольные канавки, число которых выбрано из услови п 0,4 -д-, где п - число канавок; D - диаметр отверсти во втулке; d - ширина канавки. 1C 1C соSPINDLE MACHINE on the author. St. No. 931429, characterized in that, in order to increase machining accuracy, the axial channel is made along the entire length of the shaft, and the spindle is provided with bushings with a blind hole with a diameter smaller than the diameter of the axial channel installed tightly on the shaft ends , the number of which is chosen from the condition n 0.4 –d-, where n is the number of grooves; D is the diameter of the hole in the sleeve; d is the width of the groove. 1C 1C with

Description

Изобретение относится к станкостроению.The invention relates to machine tool industry.

По основному авт. св. № 931429 известен шпиндель станка, выполненный в виде вала, установленного в корпусе на опорах, и обоих концах которого выполнены гермеги^!и:ые осевые каналы, частично заполненные теплоносителем. При этом внутренние поверхности каналов выполнены в виде конусов с меньшим диаметром у торца вала или в виде резьб с направлением, противоположным направлению вращения вала. В данной конструкции шпинделя в герметичных каналах происходит циркуляция теплоносителя с наличием фазовых переходов, что позволяет увеличить теплоотвод от опор шпинделя [1|.According to the main author. St. No. 931429 known machine spindle, made in the form of a shaft mounted in the housing on the supports, and at both ends of which are made hermegs ^! and: th axial channels, partially filled with coolant. The inner surface of the channels is made in the form of cones with a smaller diameter at the end of the shaft or in the form of threads with a direction opposite to the direction of rotation of the shaft. In this design of the spindle in sealed channels, the coolant circulates with the presence of phase transitions, which allows to increase the heat sink from the spindle bearings [1 |.

Однако наличие двух каналов в валу известного шпинделя вследствие разных условий теплоотдачи на концах вала не обеспечивает изотермичности опор и деталей шпинделя в целом, что снижает точность и качество обработки, а геометрия внутренних поверхностей каналов не обеспечивает высокоэффективный теплоотвод от опор.However, the presence of two channels in the shaft of a known spindle due to different heat transfer conditions at the ends of the shaft does not provide isothermal support and spindle parts as a whole, which reduces the accuracy and quality of processing, and the geometry of the inner surfaces of the channels does not provide highly efficient heat removal from the supports.

Цель изобретения — повышение точности обрабатываемой поверхности путем дальнейшего повышения точности вращения шпинделя.The purpose of the invention is to increase the accuracy of the machined surface by further improving the accuracy of rotation of the spindle.

Поставленная цель достигается тем, что в шпинделе осевой канал выполнен сквозным по всей длине вала, а шпиндель снабжен установленными герметично по торцам вала втулками с глухим отверстием диаметром, меньшим диаметра канала, при этом на внутренней поверхности втулок выполнены продольные канавки, число которых выбрано из условия —This goal is achieved by the fact that in the spindle the axial channel is made through the entire length of the shaft, and the spindle is equipped with bushings installed tightly at the ends of the shaft with a blind hole with a diameter smaller than the channel diameter, while longitudinal grooves are made on the inner surface of the bushings, the number of which is selected from the condition -

Π = 0,4-ξΒ-, где П - число канавок;Π = 0.4-ξΒ-, where P is the number of grooves;

D - диаметр отверстия во втулке;D is the diameter of the hole in the sleeve;

d - ширина канавки.d is the width of the groove.

На фиг. 1 показан шпиндель, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А—А на фиг. 1. . .In FIG. 1 shows a spindle, a longitudinal section; in FIG. 2 — section A — A in FIG. 1. . .

Шпиндель выполнен в виде вала 1, который на опорах 2, например гидростатических, качения, скольжения установлен в корпусе 3. Внутри вала выполнен осевой канал 4, на концах вала 1 установлены втулки 5 с глухим отверстием 6 диаметром, меньшим диаметра канала 4. На внутренней поверхности канала 4 уложено капиллярнопористое тело 7 (например, металлическая сетка), которое может быть уложено и во втулках 5. На внешней стороне втулок 5 ₅ выполнено оребрение 8.The spindle is made in the form of a shaft 1, which is mounted on the bearings 2, for example, hydrostatic, rolling, sliding, in the housing 3. An axial channel 4 is made inside the shaft, bushings 5 with a blind hole 6 with a diameter smaller than the diameter of channel 4 are installed on the ends of the shaft 1. a capillary-porous body 7 (for example, a metal mesh) is laid on the surface of the channel 4, which can also be laid in the sleeves 5. On the outside of the sleeves 5 ₅ a fin 8 is made.

Шпиндель работает следующим образом.The spindle operates as follows.

При вращении вала 1 теплоноситель распределяется по внутренней поверхности канала 4. Теплота, выделяющаяся при враще¹⁰ нии вала в опорах, расходуется на испарение теплоносителя, пар движется к втулкам 5, на внутренней поверхности которых конденсируется, отдавая теплоту через стенки втулок окружающей среде (СОЖ, воздуху). 15 Конденсат под действием центробежных сил стекает в канал 4. Интенсивность теплоотдачи при конденсации пара зависит от толщины пленки на поверхности конденсации. Чем больше длина течения пленки конденсата, тем больше средняя толщина ²⁰ пленки, поэтому выполнение отверстия во втулке 5 меньшего диаметра позволяет уменьшить толщину пленки и, соответственно, повысить эффективность теплопередачи. Выполнение продольных канавок на внут25 ренней поверхности втулок 5 приводит к тому, что конденсат стекает в канавки и по ним возвращается в канал, что также позволяет уменьшить толщину пленки жидкости на поверхности конденсации и повысить эффективность теплоотдачи. Прокладка 30 капиллярно-пористого тела во втулках повышает теплоотдачу внешней среде.When the shaft 1 rotates, the coolant is distributed along the inner surface of the channel 4. The heat released during rotation of the shaft ¹⁰ in the supports is spent on evaporating the coolant, steam moves to the sleeves 5, on the inner surface of which it condenses, giving heat through the walls of the sleeves to the environment (coolant, air). 15 Condensate under the action of centrifugal forces flows into channel 4. The intensity of heat transfer during condensation of steam depends on the thickness of the film on the surface of the condensation. The longer the length of the flow of the condensate film, the greater the average film thickness ²⁰ , therefore, making holes in the sleeve 5 of a smaller diameter can reduce the thickness of the film and, accordingly, increase the efficiency of heat transfer. The execution of the longitudinal grooves on the inner surface of the bushings 5 causes the condensate to drain into the grooves and return to the channel along them, which also makes it possible to reduce the thickness of the liquid film on the condensation surface and increase the heat transfer efficiency. Gasket 30 of a capillary-porous body in the bushings increases the heat transfer to the external environment.

Число канавок определяется из анализа теплопередачи по формуле η = 0,4 где η - число канавок;The number of grooves is determined from the analysis of heat transfer according to the formula η = 0.4 where η is the number of grooves;

⁵ D - диаметр отверстия втулки; ⁵ D - bore diameter of the sleeve;

d - ширина канавки.d is the width of the groove.

Выполнение канала в валу по всей длине обеспечивает равномерность температуры пара по всему каналу и, как следствие, 40 равномерность температуры вала и опор, что способствует повышению точности вращения шпинделя.The implementation of the channel in the shaft along the entire length ensures uniformity of the temperature of the steam throughout the channel and, as a result, 40 the uniformity of the temperature of the shaft and bearings, which improves the accuracy of rotation of the spindle.

Использование изобретения позволит обеспечить равномерность и эффективность ₄₅ охлаждения опор шпинделя, что положительно сказывается на повышении точности обработки.Using the invention will ensure uniformity and efficiency _{45 of} cooling the spindle bearings, which has a positive effect on improving the accuracy of processing.

А-АAa

ВНИИПИ Заказ 8808/11 Тираж 736 ПодписноеВНИИПИ Order 8808/11 Circulation 736 Subscription

Филиал ΓΙΠΠ «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4Branch ΓΙΠΠ "Patent", Uzhhorod, st. Project, 4

Claims

MACHINE SPINDLE St. No. 931429, characterized in that, in order to improve the accuracy of processing, the axial channel is made along the entire length of the shaft, and the spindle is equipped with bushings installed tightly at the ends of the shaft with a blind hole with a diameter smaller than the diameter of the axial channel, while longitudinal grooves are made on the inner surface of the bushings , the number of which is selected from the condition η = 0.4 4% where and is the number of grooves;

D is the diameter of the hole in the sleeve; d is the width of the groove.

Figure 1

J 126423