SU1636197A1 - Электрошпиндель металлорежущего станка - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано в прецизи- онных шлифовальных станках. Цель 78 79 изобретени  - повышение долговечности электрошпиндел  путем уменьшени  момента трени  в опорах за счет создани  осевых колебаний. В электрошпинделе маг- нитопровод вала-ротора 5 выполнен конусным с углом конуса 10-20. При подаче переменного электрического тока на обмотку статора 8 возникает электромагнитное поле, которое возбуждает дополнительное переменное усилие, обусловленное пульсаци ми от наложени  трех фаз питающего напр жени . В результате действи  этой силы и силы упругой деформации подшипников 6.7 возникают осевые колебани  вала-ротора вместе с внутренними кольцами подшипников. 1 табл. 1 ил 11 12 7 vf fe 6 О у О Ю vj

Description

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано в прецизионные шлифовальных станках.

Целью изобретени   вл етс  повышение долговечности электрошпиндел  путем уменьшени  момента трени  в опорах за счет создани  осевых колебаний.

На чертеже представлена конструкци  электрошпиндел .

Электрошпиндель включает корпус 1 с рубашкой 2 охлаждени , в котором установлены передний 3 и задний 4 щиты Вал-ротор 5 смонтирован на радиально-упорных шарикоподшипниках б и 7, которые как в передней, так и в задней опорах установле- ны по схеме тандем Внутренние кольца подшипников устанавливаютс  на вал 5 по неподвижной посадке, а наружные кольца имеют подвижную посадку дл  обеспечени  возможности осевого перемещени  при со- здании нат га. На внутренней поверхности корпуса 1 крепитс  магнитопровод статора 8 с обмоткой 9, а на вал-ротор 5 устанавливаетс  магнитопровод 10, выполненный на конус, причем угол конуса 10-20. Вершина конуса может быть направлена как к передней , так и к задней опорам шпиндел . Упругие элементы 11 через компенсаторное кольцо 12 воздействуют на наружные кольца подшипников 7. В заднюю крышку 13 ввернут штуцер 14 дл  подачи масл ного тумана. Охлаждающа  жидкость подводитс  через штуцер 15. Подшипники 7 креп тс  с помощью гайки 16. Вал-ротор 5 имеет лы- ску 17 дл  удержани  его при закручивании гайки 18, удерживающей подшипники б и образующей с передней крышкой 19 лабиринтное уплотнение.

Электрошпиндель работает следующим образом

При подаче переменного электрического тока, частота которого зависит от требуемой частоты вращени  шпиндел , в обмотку статора 9 возникает электромагнитное поле , которое приводит во вращение вал-ро- тор 5 и одновременно благодар  конусности магнитопровода 10 вала-ротора 5 возбуждает усилие, направленное вдоль оси вала-ротора 5 в сторону уменьшени  диаметра магнитопровода 10. Это усилие нар ду с посто нной составл ющей включает переменную составл ющую, обусловленную пульсаци ми от накоплени  трех фаз питающего напр жени . Частота этих пульсаций в три раза выше частоты тока питающей сети. Под действием переменной составл ющей вал-ротор 5 электрошпиндел  смещаетс  в осевом направлении на величину, лежащую в области упругих деформаций подшипников 6 и 7, установленных в переднем 3 и заднем 4 щитах электрошпиндел . и возвращаетс  назад за счет силы упругой деформации возникающей в подшипниках 6 переднею щита 3 электрошпиндел . При этом за счет переменного характера электромагнитной силы и упругой деформации возникают осевые колебани  вала-ротора 5 вместе в внутренними кольцами подшипников 6 и 7 с частотой, в три раза превышающей частоту эл ектрическог.) тока, подаваемого на обмотку 9 статора, и амплитудой , лежащей в пределах величины упругих деформаций подшипников 6.

Указанна  величина угла конуса магнитопровода вал-ротора 10-201 установлена на основании экспериментальных исследований электрошпинделей типа Ш 24/3,5.

При испытани х электрошпиндел  с валами-роторами , имеющими магнитопрово- ды с углами конуса 5-301, зарегистрированы путем измерени  с помощью бесконтактных индуктивных датчиков относительного осевого положени  вала-ротора следующие величины осевых усилий, представленные в таблице

В элрктрошпинделе с валами-роторами, имеющими конусность и без нее, радиаль- но-упорные подшипники устанавливаютс  всегда с предварительным осевым нат гом, т.е. осевое усилие в подшипниках 150- 400 Н. Осевое усилие предварительного нат га создаетс  посредством пружины. В нашем случае оно равно рекомендованному минимуму 100 Н. При конусных магнитопро- водах нч валу-роторе возникает дополнительное усилие от электромагнитных сил, если обозначить Рн - усилие нат га от пружины , Рэ - усилие от электромагнитных сил,

а Робщ У сумарное осевое усилие при угле конуса у . то при угле конуса у 51 суммар ,| ное осевое усилие Р0бщ Рн - РЭ 100 +

+ 40 140 Н Р 100 + 90 190 Н, РоЈщ ЮО+ 140 240 Н РоЈщ 100+ 250-350 Н,

9S1

РоВщ- 100 (-430 530 Н.

Как уже указывалось 400 Н - максимальна  величина предварительного осевого усили , а в нашем случае уже при угле конуса 25 имеем 530 Н.

Таким образом, при дальнейшем уве: личении угла конуса резко возрастает осевое усилие. Чтобы подшипники работали с осевым нат гом, наход щимс  в пределах , рекомендованных техническими требовани ми, угол конуса должен находитьс  в пределах 10-20 .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Электрошпиндель металлорежущего станка, содержаший статор, вал-ротор, установленный на опорах качени , и средства дл  создани  осевого нат га в подшипниках опор, отличающийс  тем, что, с целью повышени  долговечности шпиндел  путем уменьшени  момента трени  в опорах за счет создани  осевых колебаний, магнито- провод вал-ротора выполнен конусным с углом конуса 10-201.