SU1295116A1 - Пневматическое уплотнение шпиндел - Google Patents

Abstract

Изобретение, относитс .к области машиностроени  и может быть использовано в высокоскоростных шпиндельных узлах т желых металлорежущих станков, например фрезерно-расточной группы. Целью изобретени   вл етс  повьшюние надежности в работе пневматического уплотнени  при наличии значительных поперечных деформаций шпиндел . Сжа- тьш воздух подаетс  в аэростатические опоры подп тников и через камеру напорного давлени  - в аэростатические опоры плавающей втулки. Происходит равномерное всплытие втулки на воздушных зазорах относительно шпиндел  и боковых поверхностей уплотн ющей полости. При этом воздух из микроканавок втулки выходит через зазоры между втулкой и шпинделем,а также шпинделем и уплотнительным по ском в дренажную полость под давлением, пре- вьш1ающим величину подпорного давлени  на сливе, что предотвращает возможность прохода смазочной жидкости в противоположном направлении. Друга  часть воздушного потока проходит через уплотнительный по сок, примьпсаю- щий к технологической зоне, и выходит частично через кольцевую канавку на слив, а частично непосредственно наружу (в технологическую зону), преп тству  возможности попадани  через радиальный зазор загр зн ющих частиц внутрь узла. Из опор подп тников воздух частично выходит через уплотнительные по ски аналогично рассмотренному случаю, а частично через дополнительные кольцевые канавки на боковых поверхност х уплотн ющей полости на слив. Размещение аэростатических опор плавающей втулки в два (или более) р да и со смещением их одной относительно другой повышает надежность в работе уштот- -не-ни , так как промежутки между микроканавками одного р да, где -возможно снижение давлени  воздуха ниже . давлени  подпора на сливе смазочной жидкости, оказываютс  перекрытыми в осевом направлении микроканавками iдругого р да. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. Q € (Л IND со cin 05

Description

112

Изобретение относитс  к машино- cTpoeftino и может быть использовано в высокоскоростных шпиндельных уз-, лах т желых металлорежущих станков, например, фрезерно-расточной груп11Ы. Цель изобретени  - повышение надежности в работе пневматического уплотнени  при наличии значительных поперечных деформаций ипиндел  за счет обеспечени  посто нного оптимального по величине уплотн ющего зазора,

На фиг. 1 изображено пневматичес- кое уплотнение в шпиндельном узле с гидростатическими радиальными подшипниками (выдвижное исполнение), на фиг. 2 - развертка внутренней поверхности плава оп;ей кольцевой втулки, на фиг. 3 - пневматическое уплотнение в шпиндельном узле с радиальт1ыми подшипниками качени  (выдвижное выполнение ) на фиг. 4 - схема действи  пневматического уплотнени  в услови х поперечных смещений шпиндел  относительно корпуса,.

Пневматическое уплотнение шпиндел  1 (фиг. 1), установленного на гидростатических подшипниках 2,. карманы 3 несущих опор которых через управл ющие устройства 4 подключены к источнику гидравлического питани , содержит дренажную 5 и .уплотн ющую полости.В последней установлена плавающа  втулка 6, образующа  со шпинделем уплотн ющий зазор 7, а с корпусом - камеру 8 напорного пневматп- .ческого давлени , соединенную подводной пневмолинией 9 через блок 10 подготовки воздуха и клапан 11 давлени  с пневмосетью. На внутренней поверхности 12 втулки выполнены микроканавки 13 аэростатических опор, размещенные вдоль оси р дами, в каждом из которых опоры располагаютс  аналогично тому, как это делаетс  в аэростатических подшипниках. Опоры расположенные в соседних р дах, смещены одна относительно другой в шахматном пор дке (фиг. 2). В средней части каждой микроканавки выполнены дросселирующие отверсти  14, через которые микроканавки сообщаютс  каналами 15 с камерой 8. На внутренних боковых сторонах уплотн ющей полости выполнены опоры аэростатических подп тниковf микроканавки 16 .которых размещены одна- напротив дру- ,гой. Кажда  микроканавка через дрос6;

селирующее отнерстие 1/ сообщаетс  каналом 18 с подводной пневматической линией 9. Кажда  опора отделена от камеры напорного давлени  кольцевой дренажной канавкой 19, сообщающейс  каналом со сливом, и щелевым уплотнением 20, образованным торцовыми поверхност ми плавающей втулки и уплотн ющей- полости. На уплотнительном по ске 21, примыкающем к технологической зоне, может быть выполнена кольцева  канавка 22, в нижней части которой имеетс  вьпкодное отверстие 23, сообщающеес  со сливом.

При исполнении на опорах качени 

шпиндельного узла (ШУ), имеющего полый 23 и вьщвижной 24 шпиндели (фиг. 3), пневматическое уплотнение

устанавливаетс  относительно полого шпиндел . При этом поток смазки, протекающий через подшипник качени  (1-2 л/мин при ..частоте врап1,ени  2000 об/мин и более), из дренажной

полости 5 направл етс  на слив ана- логично указанному случаю (направление потока показано на фиг. 3 стрелкой ) . Уплотнение мекоду полым и выд- вижньим шпиндел ми может осуществл тьс  обычной манжетой 25, так как относительна  скорость двгокени  между этими шпиндел ми определ етс  величиной осевой подачи, т.е. не более 5- 10 м/мин.

Уплотнение работает следующим образом .

При включении станка в карманы гидростатических опор подшипника (или

через подшипник качени  фиг. 3) подаетс  смазочна  жидкость, котора  вытекает из подшип ика в дренажную полость . Сжатый воздух подаетс  в аэростатические опоры подп тников и через

камеру напорного давлени  в аэростатические опоры плавающей втулки. Происходит равномерное всплытие втулки на воздушных зазорах относительно шпиндел  и боковых поверхностей уплотн ющей полости. При этом воздух из микроканавок втулки выходит через зазоры между втулкой и шпинделем, а также шпинделем и уплотнительным по ском в дренажную полость под давлением , превышающим величину подпорного давлени  на сливе, что предотвращает возможность прохода смазочной жидкости в противоположном направлении .

31

Друга  часть воздушного потока проходит через уплотнительный по сок , примыкающий к технологической зоне, и выходит частично через кольцевую канавку на слив, а частично непосредственно наружу (в технологическую зону), преп тству  возможност попадани  через радиальный зазор загр зн ющих частиц внутрь ШУ, Из опор подп тников воздух частично вы- ходит через уплотнительные по ски аналогично указанному случаю, а частично через дополнительные кольцевые канавки на боковых поверхност х уплотн ющей полости на слив. Размеще- ние аэростатических опор плавающей втулки в два (или более) р да и со смещением их одной относительно другой повышает надежность работы уплотнени , так как промежутки между микроканавками одного р да, где возможно снижение давлени  воздуха ниже давлени  подпора на сливе смазочной жидкости, оказьшаютс  перекрытыми в осевом направлении микроканав- ками другого р да, где действует давление воздуха 0,5-0,7 от сетевого. Практически вс  смазка, котора  собираетс  на уплотнительном по ске , примыкающем к технологической зоне-, через кольцевую канавку 22 направл етс  на слив. В этой же канавке собираютс , а затем удал ютс  через слив отдельные мелкие частицы, которые могут прилипать к шпинделю . в технологической зоне, а затем при шпиндел  внутрь или отрываютс  от поверхности центробежными силами или снимаютс  кромкой плаваю- щей втулки. Удаление частиц осущест- вл етс  потоком воздуха .

При приложении внешней нагрузки к шпинделю например, в виде сил резани  происходит изгиб шпиндел  (фиг. 4). Плавающа  втулка свободно перемещаетс  вместе со шпинделем в поперечном (радиальном) направлении. При этом за счет аэростатических опо посто нно обеспечиваетс  отсутствие контакта как между втулкой и шпинде- лем, так между втулкой и корпусом с

164

сохранением избь точного давлени  газа в уплотн ющих зазорах, что обеспечивает высокую надежность и точность работы уплотнени  на всех возможных режимах. Образующийс  некоторый перекос во взаимном положении плавающей втулки относительно шпиндел  составл ет часть начального рабочего зазора между этими элементами (30-60%) и практически не сказьтает- с  на качестве и надежности уплотнени .

Claims (2)

1.Пневматическое уплотнение шпиндел , содержащее корпус с дренажной полостью и соединенной с пневмосетью и ограниченной с двух сторон уплотн ющими по сками уплотн ющей полостью , отличающеес  тем что, с целью повьпиени  надежности в работе при наличии значительных поперечных деформаций шпиндел , оно снабжено плавающей втулкой, установленной в уплотн ющей полости, и на ее внутренней поверхности выполнены аэростатические опоры, которые соединены каналами с наружной поверхностью втулки, образующей с корпусом камеру напорного пневматического давлени , опоры расположены по крайней мере в два р да в шахматном пор дке с взаимным перекрытием, а внутренний диаметр втулки вьшолнен меньше диаметра уплотн ющих по сков, при этом на торцовых поверхност х уплотн ющей полости выполнены аэростатические подп тники, обращенные к торцовым поверхност м плавающей втулки.

2.Уплотнение по п. 1, отличающеес  тем, что между аэростатическими подп тниками и камерой напорного пневматического давлени 

на торцовой поверхности уплотн ющей полости выполнены дренажные отводные канавки, а между торцовыми поверхност ми уплотн ющей полости и плавающей втулки образовано щелевое уплотнение .

18

16

19

13 /J /

Фиг. 2

фиг. З

фиг А