SU1386416A1 - Шпиндель металлорежущего станка - Google Patents

Description

10

20

Изобретение относитс  к станкостроению и может быть использовано в прецизионных тилифовальных станках. Известны электрошпиндели, содержа щие корпус с обмоткой статора,вал- ротор, радиально-упорные шарикоподшипники н левой и правой опорах, жесткие или упругие элементы дл  создани  предварительного осевого нат га , устанавливаемые в корпусе электрошпиндел  1J,

Жесткость радиально-упорных шарикоподшипников электрошпиндел  оказывает определ ющее вли ние на качество обрабатываемой детали, так как от жесткости подшипников зависит уровень вибрации шпиндел , величина упругих деформаций системы станок - приспособление - инструмент, точность вращени  вала-ротора электрошпиндел . Она определ етс  величиной предварительного осевого нат га , который в известных конструкци х осуществл етс  с помощью жестких или упругих эле-25 ментов, устанавливаемых в корпусе электрошпиндел .

Недостатки указанных электрошпинделей заключаютс  в том, что регулировка осевого предварительного нат га и контроль его величины по мере износа радиально-упорных шарикоподшипников , а также автоматическа  регулировка его в зависимости от режимов обработки в известных электрошпиндел х отсутствует.

Известен также электрошпиндель, имеющий корпус, в котором расположен статор электродвигател , вал, несущий шлифовальный круг, ротор и вентил тор , переднюю и заднюю опоры, выполненные , из подшипников качени . Посадочные места дл  внутренних колец передней и средней опор выполнены одинакового диаметра, большего, чем диаметр части вала между ними. В корпусе помещен подпружиненный подвижный упор, создающий нат г в задней опоре, внутреннее кольцо которой жестко з акреплено на валу, а на30

35

40

45

рассчитываетс  на усредненные режим работы электрошпиндел  и не регулируетс  в процессе работы в зависимости от режимов резани . Кроме того , недостатками  вл ютс  завьппенна величина предварительного осевого н т га (с учетом спектра жестких режи мов работы), его неуправл емое изм нение в зависимости от температурно го режима работы подшипников и изно са их элементов. При этом увеличени температуры подшипника в зависимост от режимов и продолжительности рабо ты приводит к увеличению нат га, а это ускор ет износ, т.е. уменьшает долговечность злектрошпиндел .

Цель изобретени  - повьппение дол говечности и точности вращени  вала ротора электрошпиндел  и обеспечени контролируемого предварительного на т га.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в электрошпинделе, имеющем корпус с обмоткой статора, вал-ротор, несущий шлифовальный круг, жестко насаженные на него внутренние кольца шарикоподшипников передней и зад ней опоры, наружные, кольца задней опоры вьтолнены плавакщими, а перед ней - жестко закреплены в к.орпусе, начальный оптимальный предварительный осевой нат г создают с помощью регулировочного винта, передающего усилие через промежуточные элементы в виде цилиндрической спиральной пр жины,  кор  электромагнита и цилиндрической прорезной пружины, снабженной встроенным внутрь ее индуктивным датчиком, соединенным с усилителем и указателем, предназначенными дл  преобразовани  величины ус ли  в электрический, сигнал и дл  е контрол , через шарик и стакан на н ружное кольцо шарикоподшипника, при чем дл  осуществлени  более плавной регулировки оптимального предварительного нат га цилиндрическа  спиральна  пружина имеет жесткость,зна чительно меньшую, чем прорезна , ав

ружное кольцо выполнено плавающим 2.50 томатическое регулирование предва

0

5

0

5

0

5

рассчитываетс  на усредненные режимы работы электрошпиндел  и не регулируетс  в процессе работы в зависимости от режимов резани . Кроме того , недостатками  вл ютс  завьппенна  величина предварительного осевого нат га (с учетом спектра жестких режимов работы), его неуправл емое изменение в зависимости от температурного режима работы подшипников и износа их элементов. При этом увеличение температуры подшипника в зависимости от режимов и продолжительности работы приводит к увеличению нат га, а это ускор ет износ, т.е. уменьшает долговечность злектрошпиндел .

Цель изобретени  - повьппение долговечности и точности вращени  вала- ротора электрошпиндел  и обеспечение контролируемого предварительного нат га .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в электрошпинделе, имеющем корпус с обмоткой статора, вал-ротор, несущий шлифовальный круг, жестко насаженные на него внутренние кольца шарикоподшипников передней и задней опоры, наружные, кольца задней опоры вьтолнены плавакщими, а передней - жестко закреплены в к.орпусе, начальный оптимальный предварительный осевой нат г создают с помощью ; регулировочного винта, передающего усилие через промежуточные элементы в виде цилиндрической спиральной пружины ,  кор  электромагнита и цилиндрической прорезной пружины, снабженной встроенным внутрь ее индуктивным датчиком, соединенным с усилителем и указателем, предназначенными дл  преобразовани  величины усили  в электрический, сигнал и дл  его контрол , через шарик и стакан на наружное кольцо шарикоподшипника, причем дл  осуществлени  более плавной регулировки оптимального предварительного нат га цилиндрическа  спиральна  пружина имеет жесткость,значительно меньшую, чем прорезна , ав

Недостатки известного электрошпиндел  в том, что невозможно контролировать величину предварительного осевого нат га ,в процессе эксплуатации и исключаетс  возможность диагностики точной поднастройки электрошпиндел . Устанавливаема  величина предварительного осевого нат га

рительного осевого нат га в зависимости от величины упругих перемещений вала-ротора электрошпиндел  относительно корпуса осуществлено по- средством установки бесконтактного индуктивного датчика у передней опоры со стороны шлифовального круга, соединенного с электронной схемой.

предназначентюй дл  преобразовани  величины радиал1 ного смещени  вала- ротора в электрический сигнал, управл ющий усилием электромагнита.

Этим обеспечиваетс  оптимальна  величина нат га дл  различных режимов резани ,котора  обуславливает заданную точность обработки деталей на этих режимах. Система автоматиче ской регулировки исключает вли ние на жесткость подшипников износа юс элементов и температурных деформаций шпиндельного узла.

На чертеже показана конструкци  электрошпиндел .

Электрошпиндель включает корпус 1, в котором закреплена обмотка статора 2, вал-ротор 3, несущий шлифовальный круг 4 и жестко насаженны

на него внутренние кольца шарикоподшипников 5 и 6, наружное кольцо 7 установлено в корпус 1 плавающими, кольцо 8 жестко укреплено в корпусе. Торец кольца 7 опираетс  на стакан 9, который установлен в корпус 1 также с гарантированным зазором.На леи , стакана 9 закреплен шарик 10, воспринимающий осевую нагрузку (предварительный нат г ) от электромагнитног нагружающего устройства 11, которое посредством удлиненного фланца 12 жестко закреплено на торце корпуса 1 концентрично со стаканом 9.

Электромагнитное нагружаклцее устройство 11 включает удлиненный фла- нец 12, с которым жестко соединен электромагнит 13 с  корем 14 имеющим возможность перемещатьс  в осевом направлении , жестко закрепленную соос- но с ним цилиндрическую прорезную пружину 15 с плоским закаленным торцом 16, передающим усилие через шарик 10 на стакан 9, а от него - на наружное кольцо 7, индуктивный датчик 17, жестко закрепленный внутри прорезной пружины 15 и соединенный с усилителем 18 и указателем 19 величины осевого усили , которые преобразуют осевое усилие в электрический сигнал, пружину 20 меньшей жест кости, чем цилиндрическа  прорезна  пружина 15, втулку 21 с шариком 22, имеющую возможность перемещатьс  внутри  кор  14 электромагнита под / возде1(ствием регулировочного винта 23, предназначенного дл  установки начального предварительного осевого н т га, и помещенного в резьбе 24

Q

0

5 ,,

0

0

5

крьппки 25, жестко соединенной с уд- линен 1Ым фланцем 12.

Со стороны шлифовального круга 4 концентрично с валом-ротором 3 закреплена крышка 26, в которую встроен бесконтактный индуктивный датчик 27., соединенный с электронным устройством, включающим усилитель 28, сравнивающее устройство 29, задающее устройство 30, усилитель 31 мощности, выпр мл ющее устройство 32, которое соединено с обмоткой 33 электромагнита 13, управл ющего величиной предварительного осевого нат га в зависимости от радиального смещени  вала-ротора 3.

Электрошпиндель работает следующим образом.

Путем перемещени  винта 23, который воздействует через шарик 22, втулку 21, пружину 20,  корь 14 электромагнита , цилиндрическую прорезную пружину 15, шарик 10 и стакан 9 на наружное кольцо 7 шарикоподшипника , создают оптимальную дл  данного типа шарикоподшипников величину предварительного осевого нат га, дл  контрол  величины которого служат индуктивный датчик 17, :встроенный в цилиндрическую прорезную пружину 15, и электронное устройство, включающее усилитель 18 с указателем 19. Под воздействием этого нат га цилиндрическа  прорезна  пружина 15 сжима- етс . Деформаци  этой пружины с помощью индуктивного датчика 17, встроенного в нее, преобразуетс  в электрический сигнал, усиливаемый с помощью усилител  18 и.регистрируемый с помощью указател  19, шкала кото- jporo протарирована в килограмм-си- лах.

При вращении вала-ротора 3 бесконтактный индуктивный датчик 27, встроенный в крьш1ку 26, преобразует его радиальные смещени  под воздействием сил в электрический сигнал, которьй подают на усилитель 28, от него на сравнивающее устройство 29. На выходе сравнивающего устройства 29 устанавливают нулевой сигнал, который соответствует режиму работы, при котором точность вращени  вала-ротора электрошпиндел  находитс  в требуемых пределах и точность обрабатываемых деталей н&ивысша . При смещени х вала-ротора электрошпиндел  от

)1улевой настройки при износе шарикоподшипников и в зависимости от режимов обработки возникает сигнал рассогласовани , который со сравнивающего устройства 29 поступает на усилитель 31, откуда усиленный на несущей частоте до требуемой мощности сигнал подаетс  на вьтр мл ющее устройство 32, на выходе которого включена обмотка 33 электромагнита 13, В зависимости от величины сигнала рассогласовани , а она зависит от величины радиального смещени  вала-ротора электрошпиндел , электромагнит 13 с большим-ИЛИ меньшим усилием прит гивает  корь 14, который передает усилие на цилиндрическую

1386ц166

прорезную пружину 15, деформаци  которой преобразуетс  с ПОМОЩР.Ю индуктивного датчика 17 и усилител  18 в электрический сигнал, контролируемый с помощью указател  19. От пружины 15 усилие передаетс  через шарик 10 и стакан 9 на наружное кольцо подшипника 7.

Q Изобретение позвол ет автоматически поддерживать точность вращени  вала-роТора электрошпиндел  при износе шарикоподшипников и колебани х радиальной составл ющей нагрузки при

JC различных режимах резани , что дает возможность значительно повысить долговечность при сохранении точности вращени .

У////7//7//А

И11|11|||||||||||

У////7У////7/

Я

Claims (2)

1. ШПИНДЕЛЬ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА, например, электрошпиндель, имеющий переднюю и заднюю опоры, выполненные из радиально-упорных шарикоподшипников , внутренние кольца которых жестко укреплены на валу ппинделя, наружное кольцо передней οποί ры жестко закреплено в корпусе, а наружное кольцо задней опоры выполнено плавающим и снабжено упругим элементом, создающим предварительный осевой натяг, отличающий с я тем, что, с целью повышения долговечности и точности устройства, шпиндель снабжен датчиком радиального смещения вала, сравнивающим и выпрямляющим устройствами, самоустанавливающимся элементом и жестко закрепленным на заднем торце корпуса электромагнитным нагружающим устройством, выполненным в виде электромагнита, якорь которого посредством 'упругого и самоустанавливающегося элементов взаимодействует с наружным кольцом подшипника задней опоры,причем обмотка электромагнита через выпрямляющее и сравнивающее устройство связана с датчиком радиального смещения, установленным концентрично с валом в крышке передней опоры.

2. Шпиндель по п.1, отличающийся тем, что, с целью осуществления контроля величины осевого натяга, он снабжен дополнительным индуктивным датчиком, установленным соосно с валом шпинделя внутри упругого элемента.

SU <„,1386416 >