SU917927A1

SU917927A1 - Электрошпиндель с газовыми опорами

Info

Publication number: SU917927A1
Application number: SU792852101A
Authority: SU
Inventors: Соломон Айзикович Шейнберг; Виктор Сергеевич Баласаньян; Юрий Тимофеевич Борисов; Исаак Моисеевич Шапиро
Priority date: 1979-12-26
Filing date: 1979-12-26
Publication date: 1982-04-07

Description

Изобретение относится к области' станкостроения, а именно к электрошпинделям с газовыми опорами, служащим для привода вращающегося инструмента, например для сверления малых отверстий, в частности для сверления плат печатного монтажа.

Известный электрошпиндель с газотвыми опорами содержит составной неразборный вал, вращающийся в двух радиальных подшипниках и двустороннем подпятнике, смазываемых сжатым воздухом. Асинхронный электродвигатель расположен между подшипниками. Короткозамкнутый ротор двигателя! имеет диаметр несколько меньший,чём внутренний диаметр подшипников для того, чтобы вал, содержащий неразборную пяту, мог быть вставлен в подшипники. Ротор выполнен в форме медных стержней и короткозамыкающих колец, заполняющих соответствующие продольные пазы и круговые проточки в сердечнике вала, который выполнен из мягкого железа. Рабочие шейки вала (шипы) образованы втулками из закаленной стали, напрессованными на выступающие концы сердечника. Ось вращающегося вала совпадает с осью подшипников, так, как отверстия под-:

дува расположены равномерно по окружности подшипника [1].

Недостатками электрошпинделя явля- ются сложность технологии изготовления составного вала, малая механическая жесткость последнего, склонность к нарушению прямолинейности от приложения небольшого усилия и повышен1Q ные электрические потери в сплошном железе ротора.

Целью изобретения является устранение этих недостатков и понижение наименьшего давления газа в смазочном слое, которое обеспечивает ус15 тойчивость от вибрации типа ’’Полускоростного вихря’’.

Эта цель достигается тем, что в высокоскоростном электрошпинделе с 2Q газовыми опорами, содержащем нераэборный вал с ротором,смонтированный в системе опор, состоящей из двух подпятников и двух подшипников с отверстиями поддува, вал выполнен цельным с утоненным концом, ротор ус4·³ тановлен на последнем и выполнен из пакета пластин электротехнической стали, а ось вала расположена эксцентрично относительно общей оси ,_п подшипников. Кроме того, с целью создания и поддержания постоянного.

эксцентриситета расположения вала, по крайней мере, одно из отверстий поддува каждого подшипника выполнено большего диаметра, чем остальные.

При эксцентричном относительно подшипников положении вращающегося вала смазочный слой обладает динамической жесткостью, величина которой возрастает с эксцентриситетом. При этом же давлении поддува динамическая жесткость значительно больше, чем статическая жесткость подшипника с циркулярным поддувом, что значительно уменьшает необходимое для стабилизации давление поддува. 15

На чертеже изображен электрошпиндель с газовыми опорами, общий вид.

Электрошпиндель с газовыми опорами содержит вал 1 с пятой 2 и ротором 3, вращающийся в двух подшипни- 20 ках 4,5 и в двух подпятниках 6,7, питаемых сжатым газом (воздухом) через отверстие 8 и каналы 9 -11, которые выполнены в корпусе 12, проставка 13 и фланца 14, скрепленных винтами 15. Статор 16 асинхронного электродвигателя закреплен в корпусе 12 крышкой 17. посредством винтов 18. Ротор 3 собран из пакета пластин электротехнической стали, что обеспечивает его нормальные электричес- ³⁰кие свойства. Наружный диаметр ротора не превышает диаметра рабочих шеек вала 1, благодаря чему вал вводится в подшипники 4.5' при минимальной разборке электрошпинделя· Осевой за· 35 зор между пятой и подшипниками обеспечивается разностью толщин проставка 13 и пяты 2. В каждой опоре выполнен ряд питающих отверстий 19 22. 40

Электрошпиндель работает следующим образом.

При соединении отверстия 8 с источником сжатого воздуха последний проходит по каналам 9 - II и отверстиям 45 19 - 22 в подшипники 4,5 и подпятники 6,7, создавая в них подъемную силу, в результате чего вал 1 всплывает. При одностороннем нагружении благодаря неравномерному по окружности поддуву газа в смазочный зазор подподшипника вал занимает в подшипниках эксцентричное положение,которое сохраняется и после включения электродвигателя. Радиальная разгрузка воспринимается подшипниками 4, 5, а осевая - подпятниками 6, 7.

таким образом, в предлагаемом устройстве упрощены конструкция и технология изготовления электрошпинделя, обеспечены высокая механическая жесткость вала и пониженные электрические потери,а также снижено стабилизирующее давление, питающего подшипники сжатого газа (воздуха) до уровня, обеспечиваемого существующими на предприятиях пневмосетями.

Claims

(54) ЭЛЕКТРОМПИНДЕЛЬ С ГАЗОВЫМИ ОПОРАМИ 1 , ..-; лу Изобретение относитс к области станкостроени , а именно к электрошпиндел м с газовыми опорами, служащим дл привода вращающегос инструмента , например дл сверлени малых отверстий, в частности дл сверлени плат печатного монтажа. Известный электрошпиндель с газо выми опорами содержит составной неразборный вал, вращающийс в двух радиальных подшипниках и двустороннем подп тнике, смазываемых сжатым воздухом. Асинхронный электродвигатель расположен между подшипниками. Короткозамкнутый ротор двигател . имеет диаметр несколько меньший,чём внутренний диаметр подшипников дл того, чтобы вал, содержащий неразбо ную п ту, мог быть вставлен в подшипники . Ротор выполнен в форме мед ных стержней и короткозамыкающих колец, заполн ющих соответствукицие продольные пазы и круговые проточки в сердечнике вала, который выполнен из м гкого железа. Рабочие шейки вала (шипы) образованы втулками из закаленной стали, напрессованными на выступающие концы сердечника. Ос вращающегос вала совпадает с осью подшипников, так, как отверсти под дува расположены равномерно по окружности подшипника 1, Недостатками электрошпиндел вл ютс сложность технологии изготовлени составного вала, мала механическа жесткость последнего,склонность к нарушению пр молинейности от приложени небольшого усили и повышенные электрические потери в сплошном железе ротора. Целью изобретени вл етс устранение этих Недостатков и понижение наименьшего давлени газа в смазочном слое, которое обеспечивает устойчивость от вибрации типа Полускоростного вихр . Эта цель достигаетс тем, что в высокоскоростном электрршпинделе с газовыми опорами, содержащем неразборный вал с ротором,смонтированный в системе опор, состо щей из двух подп тников и двух подшипников с отверсти ми поддува, вал выполнен цельным с утоненным концом, ротор установлен на последнем и выполнен из пакета пластин электротехнической стали, а ось вала расположена эксцентрично относительно общей оси подшипников. Кроме того, с целью создани и поддержани посто нного. эксцентриситета расположени вала, по крайней мере, одно из Отверстий поддува каждого подшипника выполнено большего диаметра, чем остальные . При эксцентричном относительно подшипников положении вращающегос вала смазочный слой обладает динамической жесткостью, величина которой возрастает с эксцентриситетом. При этом же давлении поддува динами ческа жесткость значительно больше чем статическа жесткость подшипник с циркул рным поддувом, что значительно уменьшает необходимое дл ст билизации давление поддува. На чертеже изображен электрошпин дель с газовыми опорами, общий вид. Электрошпиндель с газовыми опора ми содержит вал 1 с п той 2 и ротором 3, вращающийс в двух подшипниках 4,5 и в двух подп тниках 6,7, питаемых сжатым газом (воздухом) че рез отверстие 8 и каналы 9 -11, которые выполнены в корпусе 12, про тавка 13 и фланца 14, скрепленных винтами 15. Статор 16 асинхронного электродвигател закреплен в корпусе 12 крышкой 17. посредством винтов 18 Ротор 3 собран из пакета пластин электротехнической стали, что обеспечивает его нормальные электрические свойства. Наружный диаметр рото не превышает диаметра рабочих шеек вала 1, благодар чему вал вводитс в подшипники 4.5 при минимальной разборке электрошпиндел . Осевой зазор между п той и подшипниками обеспечиваетс разностью толщин прос тавка 13 и п ты 2. В каждой опоре выполнен р д питающих отверстий 19 22 .. Электрошпиндель работает следующи образом. При соединении отверсти 8 с источ ником сжатого воздуха последний проходит по каналам 9 - 11 и отверсти м 19 - 22 в подшипники 4,5 и подп тники 6,7, создава в них подъемную силу, в результате чего вал 1 всплывает . При одностороннем нагружении благодар неравномерному по окружности поддуву Таза в смазочный зазор подподшипника вал занимает в подшипниках эксцентричное положение,которое сохран етс и после включени электродвигател . Радиальна разгрузка воспринимаетс подшипниками 4, 5, а осева - подп тниками 6, 7, Таким образом, в предлагаемом устройстве упрс аены конструкци и технологи изготовлени электрошпиндел , обеспечены высока механическа жесткость вала и пониженные электрические потери,а также снижено стабилизирующее давление, питающего подшипники сжатого газа (воздуха) до уровн , обеспечиваемого существующими на предпри ти х пневмосет ми. Формула изобретени 1.Электрошпиндель с газовыми опорами, содержащий неразборный вал с ротором, смонтированный в системе опор, состо щей из двух подшипников и двух подшипников с отверсти ми поддува, отличающийс тем, что, с целью упрощени конструкции , повышени КПД и виброустойчивости , вал выполнен цельным, ступенчатым и расположен эксцентрично ртноситсльно оси подшипников, а ротор выполнен в виде пакета пластин электротехнической стали и размещен на ступени меньшего диаметра вала.
2.Электроипиндель по п.1, от личающийс тем, что дл поддержани эксцеитрисета вала относительно оси подшипииков, по меньшей мере одно отверстие поддува каждого подшипника выполнено с меньшим сопротивлением, чем остальные. Источники инфо{ 1ации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании 1480507, кл, F 2 А, 1975 (прототип)