(54) ШПИНДЕЛЬ СТАНКА(54) SPINDLE MACHINE
Изобретение относитс к станкостро ению и может быть использовано преиму щественно в прецизионных внутришпифовальных станках. Известны шпиндели станков, содержа щие переднюю и заднюю опоры, выполнен ные в виде двух пар радиальных подшип ников качени , внутренние кольца которых жестко установлены на валу шпин дел , а наружные - в корпусе Недостатком известных шпинделей вл етс недостаточна виброустойчивость при повьппенных динамических нагрузках . Цель изобретени повышение виброустойчивости при повьш1енных динамических нагрузках. Поставленна цель достигаетс тем, что в нем выполнены две пары взаимно перпендикул рных прорезей в месте посадки наружного кольца одного из подшипников качени передней опоры, установленного с возможностью радиального перемещени , и он снабжен двум упорами, установленными с возможностью их перемещени и взаимодействи с одной из пар прорезей. На фиг. 1 приведен шпиндель станка, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Шпиндель металлорежущего станка, например внутришлифовальный электрошпиндель , содержит корпус 1, в котором закреплена обмотка статора 2, вал-ротор 3, несущий на оправке 4 шлифовальный круг 5 и жестко насаженные на него внутренние кольца радиального 6 и радиально-упорного 7 шарикоподшипников передней опоры и радиальио-упорных шарикоподшипников (не показаны) задней опоры. Шарикоподшипники передней опоры закреплены на валу 3 с помощью гай- ки 8, между подшипниками установлено распорное кольцо 9. Вал-ротор 3 имеет сверлени 10 рт .подачи к опорам масл ного тумана. Наружные кольца радиально-упорных шарикоподшипников задней опоры (не показаны) выполнены плавающими и снабжены устройством дл создани и контрол предварительного осевого нат га (не показано). Наружные кольца радиального 6 и радиально-упорного 7 шарикоподшипников передней опоры жестко закреплены в крышке 1I корпуса I шпиндел с помощью фланцев 12 и 13. Посадочна поверхность наруткного кольца радиального подшипника 6 отделена радиальной проточкой 14, при этом участок крышки 11 предназначенный дл установки радиального подшипника б, имеет две пары взаимно перпендикул рных сквозных прорезей 15, 16 и 17, 18 (фиг. 2), выход щих в радиальную проточку 14 и образующих зоны пониженной жесткости, равномерно распределенные по упом нутому участку крьтки 11. По нормали к поверхност м, образованным прорез ми 17 к 18, лежащими в плоскости, перпендикул рной радиальной плоскости подшипника 6, установлены жесткие упоры 1 9 и 20 с возможностью перемещени по упом нутой нормали с помощью клиньев 21, 22 и гайки 23. Шпиндель при монтаже на станок устанавливаетс так чтобы направление радиального нат га (направление осей упоров 19 и 20) совпадало с направлением радиальной составл ющей силы резани .The invention relates to machine tools and can be used mainly in precision internal spindle machines. Known machine spindles containing front and rear supports, made in the form of two pairs of radial rolling bearings, the inner rings of which are rigidly mounted on the shaft of the spins of the cases and the outer ones in the housing. A disadvantage of the known spindles is the insufficient vibration resistance under dynamic loads. The purpose of the invention is to increase the vibration resistance with increasing dynamic loads. The goal is achieved by the fact that it has two pairs of mutually perpendicular cuts at the site of the outer ring of one of the bearings of the front bearing, installed with the possibility of radial movement, and it is equipped with two stops installed with the possibility of their movement and interaction with one of the pairs slits. FIG. 1 shows the machine spindle, general view; in fig. 2 shows section A-A in FIG. 1. Spindle metal cutting machine, such as internal grinding electrospindle, includes a housing 1, which is fixed to the stator winding 2, the rotor shaft 3, bearing on the mandrel 4 grinding wheel 5 and rigidly mounted on it the inner rings of the radial 6 and angular contact 7 ball bearings front bearing and radial-thrust ball bearings (not shown) of the rear support. The ball bearings of the front bearing are fixed to the shaft 3 by means of a nut 8, a spacer 9 is installed between the bearings. The shaft-rotor 3 is drilled with 10 Hg. To be supplied to the oil mist supports. The outer rings of the angular contact ball bearings of the rear support (not shown) are made floating and equipped with a device for creating and controlling a preliminary axial tension (not shown). The outer rings of the radial 6 and angular contact 7 ball bearings of the front support are rigidly fixed in the lid 1I of the housing of the first spindle using flanges 12 and 13. The landing surface of the radial bearing ring of the radial bearing 6 is separated by a radial groove 14, while the portion of the cover 11 intended to install the radial bearing , has two pairs of mutually perpendicular through slots 15, 16 and 17, 18 (Fig. 2) extending into the radial groove 14 and forming zones of reduced stiffness, uniformly distributed over the said section ring 11. The normals to the surfaces formed by the slots 17 to 18 lying in a plane perpendicular to the radial plane of the bearing 6, rigid stops 1 9 and 20 are installed with the ability to move along said normal with wedges 21, 22 and nuts 23. When mounting to a machine, the spindle is installed so that the direction of the radial tension (direction of the axes of the stops 19 and 20) coincides with the direction of the radial component of the cutting force.
Шпиндель работает следукгарим образом .The spindle works in the following manner.
В процессе подготовки шпиндел к работе вначале устанавливаетс началь на оптимальна величина осевого нат га , при которой обеспечиваетс высока точность вращени вала-ротора 3 и достаточна долговечность шпиндел . При этом осевое усилие передаетс через вал-ротор 3, гайку 8, внутренние кольца подшипников 6 и 7, наружное кольцо подшипника 7 и фланец 13 на крьш1ку 11 корпуса 1. Затем создают предварительный радиальный нат г радиального шарикоподшипника 6 при помощи упоров 19 и 20, клиньев 21 и 22 и гайки 23, что приводит к значительному повышению радиальной жесткости передней опоры шпиндел . При этом радиально-упорные шарикоподшипники разгружаютс от динамических радиальных нагрузок. В результате чего повышаетс виброустойчивость и точность вращени шпиндел . В предлагаемом шпинделе радиальный нат г радиального шарикоподшипника 6 создаетс только по направлению, совпадающему с направлением радиальной составл ющей силы резани , путем возведени упоров 19 и 20 на участки посадочной поверхности крьш1ки 1 1 с пониженной жесткостью . При этом в результате деформации наружного кольца радиального шарикоподшипника 6 выбираетс имеющийс радиальный зазор и создаетс требуемый радиальный нат г. Тела качени , наход щиес вне зоны радиального нат га, перемещаютс с зазором относительно колец подшипника 6, в результате чего создаютс благопри тные услови дл создани гидродинамического клина, улучшаетс смазка элементов качени , повышаетс виброустойчивость и срок службы опоры.In the process of preparing the spindle for operation, the initial start is set to the optimum value of the axial tension, at which high rotational accuracy of the shaft-rotor 3 is ensured and the spindle durability is sufficient. The axial force is transmitted through the shaft-rotor 3, the nut 8, the inner rings of the bearings 6 and 7, the outer ring of the bearing 7 and the flange 13 on the bolt 11 of the housing 1. Then they create a preliminary radial tension of the radial ball bearing 6 using the stops 19 and 20, wedges 21 and 22 and nuts 23, which leads to a significant increase in the radial rigidity of the front spindle bearing. The angular contact ball bearings are thus unloaded from dynamic radial loads. As a result, the vibration resistance and rotational accuracy of the spindle increase. In the proposed spindle, the radial tension of the radial ball bearing 6 is created only in the direction coinciding with the direction of the radial component of the cutting force by raising the stops 19 and 20 to the sections of the seating surface 1-1 with a reduced rigidity. In this case, as a result of the deformation of the outer ring of the radial ball bearing 6, the existing radial clearance is selected and the required radial tension is created. The rolling bodies, which are outside the radial tension zone, move with a clearance relative to the bearing rings 6, as a result of which favorable conditions are created for creating a hydrodynamic wedge, lubrication of rolling elements is improved, vibration resistance and support life are increased.
Таким образом, предлагаемый шпиндель позвол ет повысить виброустойчивость при повышенных динамических рагрузках.Thus, the proposed spindle allows increasing vibration resistance at increased dynamic loads.