SU1380878A1

SU1380878A1 - Apparatus for simulating power loads on spindle assembly of machine tool

Info

Publication number: SU1380878A1
Application number: SU843749049A
Authority: SU
Inventors: Юрий Иванович Ярков; Юрий Александрович Гаврилов
Original assignee: Волжское объединение по производству легковых автомобилей
Priority date: 1984-06-04
Filing date: 1984-06-04
Publication date: 1988-03-15
Also published as: SU1380879A1

Description

11 1Z 3 V11 1Z 3 V

ч 3 г I I I h 3 g I I I

СО СХ)CO CX)

оabout

0000

1one

Изобретение относитс к станкостроению и может быть использовано в частности дл испытани шпиндельн узлов металлорежущих станков на надежность и долговечность путем моделировани составл ющих силы резани Р.The invention relates to a machine tool industry and can be used in particular for testing spindle assemblies of machine tools for reliability and durability by simulating the cutting force components R.

Цель изобретени - повышение точности моделировани силы резани з счет исключени напр жений в подтип инке от перекоса обойм, усилий трен между корпусом опоры и контактным элементом механизма нагрузки, напр жений в жесткой муфте.The purpose of the invention is to improve the accuracy of modeling the cutting force due to the exclusion of stresses in the subtype inca from skewed clips, stress between the support body and the contact element of the load mechanism, stresses in the rigid coupling.

На фиг,1 представлено устройство общий вид; на фиг,7 - то же, вид сверху; на фиг,3 - сечение А-А на фиг. 2; на (Ьиг,4 - схема устройства до приложени нагрузок; на фиг,5 - то же, после приложени нагрузок.Fig, 1 shows the device a general view; FIG. 7 is the same, top view; FIG. 3 is a section A-A in FIG. 2; on (lb, 4 is the device diagram before the loads are applied; fig, 5 - the same, after the loads are applied.

Устройство включает вал I, одним концом через фланец 2 присоединенньг к фланцу 3 шпиндельной оправки 4, закрепленной в шпинделе испытываемого узла 5, Противоположный конец вала I через подвижную зубчатую муфту 6 св зан с тормозным механизмом 7, например, электропорошковым. Муфта 6 состоит из двух полумуфт 8 и 9 св занных между собой обоймой 10, и за счет зубчатого соединени полу- муфт с обоймой компенсирует осевое, радиальное и угловое смещени соедин емых ею валов. Могут примен тьс муфты и других типов, Между фланцем 2 и муфтой 6 на валу 1 установлены подшипникова опора 1I качени с цилиндрическим корпусом 12, предназначенна дл воспри ти и пере дачи на шпиндель радиальной нагрузки, и подшипникова опора 13 качени с цилиндрическим корпусом 14 предназначенна дл воспри ти и передачи на шпиндель осевой нагрузки, Оопра 13 выполнена самоустанавливающейс , например, установлен сферический двухр дный шарикоподшипник. Корпуса 12 и 14 зафиксированы от проворота стопорами 15 и 16 соответственно .The device includes a shaft I, at one end through a flange 2 attached to the flange 3 of a spindle mandrel 4 fixed in the spindle of the test unit 5. The opposite end of the shaft I through a movable gear coupling 6 is connected with a brake mechanism 7, for example, electropowder. Coupling 6 consists of two coupling halves 8 and 9 interconnected by a yoke 10, and due to the gear connection, the coupling seals with the yoke compensate for axial, radial and angular displacements of the shafts connected by it. Other types of clutches can be used. Between flange 2 and clutch 6, a roller bearing 1I with a cylindrical body 12 is mounted on the shaft 1 and is designed to receive and transfer radial load to the spindle, and the rolling bearing 13 with a cylindrical body 14 is designed for perception and transfer to the spindle axial load, Oopra 13 is made self-aligning, for example, a spherical two-row ball bearing is installed. Cases 12 and 14 are fixed against turning by stoppers 15 and 16, respectively.

Устройство включает также механизм 17 дл создани осевой нагрузки и механизм 18 дл создани радиалной нагрузки. Механизм 17 представл ет собой подвижный продольный стол 19, несущий плиту 20 дл контакта с корпусом 14, Плита закреплена на столе с помощью кронштейна 21, МехаThe device also includes a mechanism 17 for creating an axial load and a mechanism 18 for creating a radial load. The mechanism 17 is a movable longitudinal table 19 carrying a plate 20 for contact with the housing 14. The plate is fixed on the table with the aid of a bracket 21, Fur

10ten

1515

2020

2525

40 40

30thirty

3535

5five

00

низм 18 представл ет собой подвижный поперечный стол 22, несущий контактный упор 23, Возможны другие варианты выполнени механизмов I7 и 18,The base 18 is a movable cross table 22 carrying a contact stop 23, Other embodiments of mechanisms I7 and 18 are possible,

В корпусе 14 со стороны, обращенной к контактной плите 20 механизма 17, установлены элементы качени - шарики 24, оси вращени которых лежат в одной плоскости, перпендикул рной оси шпиндел . Шарики 24 наход тс в сепараторе 25, установленном в торце корпуса 14 на радиально расположенных упругих подвесках 26, например пружинах. Приборы индикации осевой, радиальной нагрузок и крут щего момента, например тензометры, на фиг, не показаны,In the housing 14, on the side facing the contact plate 20 of the mechanism 17, the rolling elements are mounted - balls 24, the rotation axes of which lie in the same plane perpendicular to the spindle axis. The balls 24 are located in a separator 25 mounted in the end face of the body 14 on radially arranged elastic suspensions 26, for example springs. The instruments for indicating axial, radial loads and torque, such as strain gauges, are not shown in FIG.

В зависимости от вида резани (фрезерование, растачивание, сверление и т,д,) и его режимов определ ют необходимые числовые значени составл ющих силы резани , которые служат дл установки соответствующих нагрузок на шпиндель. Число и характер составл ющих варьируютс по типу испытываемого узла,Depending on the type of cutting (milling, boring, drilling, and t, d,) and its modes determine the necessary numerical values of the components of the cutting force, which are used to set the corresponding loads on the spindle. The number and nature of the components vary according to the type of unit being tested,

Работа устройства показана на примере нагружени шпиндел трем составл ющими , например, как это имеет место при имитации торцового фрезеровани на испытательном стенде.The operation of the device is shown by the example of loading the spindle with three components, for example, as is the case when simulating face milling on a test bench.

При включении привода шпиндельного узла 5 вращение шпиндел через оправку 4, вал 1, муфту 6 передаетс на тормоз, который производит нагру- жение шпиндел крут щим моментом, передаваемым по той же цепочке в ратном пор дке на шпиндель. Величина этого момента индуцируетс тензометром , установленным на тормозе. Требуема осева нагрузка создаетс перемещением продольного стола 1Р и через кронштейн 21 с плитой 20, ки, корпус 14, самоустанавливающуюс опору 13, вал 1, оправку 4 прикладываетс к шпиндельному узлу 5, При этом до приложени радиальной нагрузки оси шпиндел , вала I и тормоза наход тс на одной пр мой , Затем перемещением поперечного стола 22 через контактный упор на опору I1 подаетс радиальна нагрузка.When the drive of the spindle unit 5 is turned on, the spindle rotates through the mandrel 4, the shaft 1, the clutch 6 is transmitted to the brake, which loads the spindle with torque, transmitted along the same chain in military order to the spindle. The magnitude of this moment is induced by a strain gauge mounted on the brake. The required axial load is created by moving the longitudinal table 1P and through the bracket 21 with the plate 20, ki, the body 14, the self-aligning support 13, the shaft 1, the mandrel 4 is applied to the spindle unit 5, while the spindle axis I and the brake are applied to the radial load TC on one straight line. Then, by moving the transverse table 22, a radial load is applied to the support I1 through a contact stop.

Под действием этой нагрузки вал 1 деформируетс , т,е, его ось отклон - етс на некоторый угол с/ относительно пр мой 0-0. Ось корпуса 14 перемещаетс аналогично, но, благодар Under the action of this load, shaft 1 is deformed, t, e, its axis is deflected at some angle from / relative to a straight 0-0. The axis of the housing 14 moves in a similar manner, but, thanks to

самоустанавливащейс опоре 13, принимает положение, параллельное пр мой 0-0, т.е. корпус 14 перемещаетс на некоторую величину а, зависимую от величины прикладываемой радиальной нагрузки относительно контактной плиты 20, Вместе с корпусом 14 перемещаютс сепаратор 25 с шариками 24, которые, враща сь, обеспечивают свободное перемещение корпуса 14 относительно плиты 20, Сопротивление перемещению корпуса 14 относительно плиты 2Г) (усилие контактного трени ) при этом будет незначительным и может не приниматьс во внимание . Муфта 6, благодар подвижной св зи ее полумуфт 8 и 9 с обоймой 10, обеспечивает свободное перемещение оси вала I относительно оси тормоза, сохран неизменным передаваемый крут щий момент.the self-aligning support 13 takes a position parallel to the straight 0-0, i.e. the body 14 moves by a certain amount a, depending on the magnitude of the applied radial load relative to the contact plate 20. Together with the body 14 the separator 25 moves with balls 24 which, rotating, allow the body 14 to move freely relative to the plate 20, Resistance to movement of the body 14 relative to the plate 2d) (contact friction force) will be negligible and may not be taken into account. The clutch 6, due to the mobile connection of its half couplings 8 and 9 with the yoke 10, ensures the free movement of the shaft axis I with respect to the brake axis, while maintaining the transmitted torque.

Установленные и передаваемые на шпиндель таким образом составл ющиеMounted and transmitted to the spindle in this way

силы резани Р удерживаютс неизменными в течение необходимого дл испытани или исследовани времени, по окончании которого осева и радиальна нагрузки снимаютс со шпиндел отводом столов механизмов 17 и 18, а крут щий момент - отключением тормоза . При отведении плиты 20 от опоры 13 оси шариков 24, получившие омег щение относительно корпуса 14 при качении шариков по плите 20, под действием пружин 26 возвращаютс в исходное положение,cutting forces P are kept unchanged for the time needed for testing or research, at the end of which the axial and radial loads are removed from the spindle by moving the tables of mechanisms 17 and 18, and the torque is released by turning off the brake. During the retraction of the plate 20 from the support 13 of the axis of the balls 24, which received omegation relative to the body 14 when the balls are rolling on the plate 20, under the action of the springs 26 are returned to their original position,

Устранение напр жений, возникаюпщх от нагрузок вследствие технологических неточностей в плоскости контакта опоры 13 с механизмом 17 - нарушение взаимной параллельности торца корпуса 1 4 и плиты 20 и их перпендикул рности по отношению к оси шпиндел , обеспечиваетс сферическим подшипником самоустанавливающейс опоры 13,The elimination of stresses arising from loads due to technological inaccuracies in the plane of contact of the support 13 with the mechanism 17 — a violation of the mutual parallelism of the end face of the body 1 4 and the plate 20 and their perpendicularity with respect to the spindle axis is provided by the spherical bearing of the self-aligning support 13,

////

2424

Фиг. IfFIG. If

WW

Фиг.55

Claims

1. DEVICE FOR SIMULATING POWER LOADS ON THE SPINDLE ASSEMBLY OF THE MACHINE, comprising a shaft connected to the shaft via a movable clutch brake mechanism for loading the spindle with torque, mechanisms for creating axial and radial loads and designed to absorb and transmit these loads to the spindle of the rolling bearings in housings, characterized in that, in order to improve the accuracy of modeling the cutting force, the support that receives the axial load is made self-aligning and equipped with mounted on its housing from the side of application of axial load by rolling elements, by means of which the housing is connected to a plate inserted into the device, fixed to the axial load mechanism, and the rolling elements are placed so that their rotation axes lie in a plane perpendicular to the spindle axis.

2. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with - but a separator for placement of rolling elements in it, which are balls, and with elastic suspensions on which the separator is mounted.

SU „„ 1380878

Figure 1