ШЛИФОВАЛЬНЫЙ ШПИНДЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ С МАГНИТНЫМ ПРИВОДОМ Российский патент 2003 года по МПК B24B41/04 B24B19/02 B24B47/10 B23Q5/10 

Изобретение относится к приводу шлифовального круга станка для шлифования кулачков, позволяющего шлифовать кулачки с вогнутыми боковыми сторонами.

Известно шлифование кулачков с вогнутыми боковыми сторонами, для чего используют шлифовальные круги, радиус которых меньше радиуса кривизны вогнутого участка кулачка. В частности, из DE 4426452 С1 известен станок для шлифования имеющих вогнутые боковые стороны кулачков кулачкового вала с использованием трех шлифовальных кругов. На станине этого станка установлена перемещаемая радиально относительно шлифуемого кулачкового вала каретка с двумя шлифовальными шпинделями, на одном из которых установлен шлифовальный круг для предварительного шлифования, а на другом - шлифовальный крут для чистового шлифования. Оба этих шлифовальных шпинделя установлены в одной общей передней бабке так, что оси шпинделей пересекаются под определенным углом или проходят параллельно один другому. Бабка выполнена поворотной вокруг оси, проходящей перпендикулярно кулачковому валу. Третий шлифовальный круг, диаметр которого примерно соответствует двойному радиусу кривизны вогнутых боковых сторон шлифуемых на кулачковом валу кулачков, расположен рядом с предназначенным для чистового шлифования шлифовальным кругом на его шлифовальном шпинделе. В указанной публикации не приведено никаких более подробных сведений о типе привода шлифовальных шпинделей.

В DE 4137924 С2 описан шлифовальный станок составной конструкции, выполненный по "контрейлерному" принципу. Этот станок имеет первую каретку, которая может перемещаться перпендикулярно продольной оси кулачкового вала и на которой установлен первый шлифовальный круг большого диаметра. На первой каретке расположена вторая каретка со вторым шлифовальным кругом, диаметр которого меньше радиуса кривизны шлифуемых вогнутых боковых сторон кулачка. Однако и в этой публикации не приведено никаких более подробных сведений о приводе шлифовального шпинделя.

Из DE 19635687 известен станок для шлифования кулачковых валов, шлифовальный шпиндельный узел которого установлен на гидродинамических или гидростатических опорах.

Кроме того, из уровня техники известны шлифовальные станки, шлифовальные шпиндели которых имеют либо непосредственный безредукторный привод от электродвигателя повышенной частоты, либо ременный привод. Однако недостаток шлифовальных шпинделей с непосредственным безредукторным приводом от электродвигателя повышенной частоты состоит в том, что подобные электродвигатели из-за своих габаритов допускают обработку кулачковых валов только ограниченных размеров в отношении их длины и подъема кулачка относительно радиуса основной окружности. Недостаток же шлифовальных шпинделей с ременным приводом заключается в том, что ременные передачи со шкивами заданных диаметров могут применяться лишь в приводах ограниченной мощности, а используемые в них ремни при прямоугольном изменении направления своего движения создают в результате их предварительного натяжения высокие радиальные усилия, действующие на смежные с ними опоры, соответственно подшипники.

Из RU 2071405 С1 известен также привод шлифовального круга станка для шлифования кулачков, содержащий приводной двигатель и шлифовальный шпиндель, однако обладающий примерно такими же отмеченными выше недостатками.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача разработать такой привод шлифовального круга, который позволил бы устранить недостатки, присущие непосредственному безредукторному приводу от двигателя повышенной частоты и ременному приводу. Кроме того, необходимо было обеспечить возможность изготовления такого привода с различными соотношениями диаметров и различной длины, что позволило бы варьировать мощность привода и обеспечиваемую им частоту вращения в широких пределах.

Указанная задача решается согласно изобретению благодаря тому, что привод шлифовального шпиндельного узла от соответствующего приводного двигателя с целью передачи от него мощности и крутящего момента осуществляется магнитным путем. Для этого предусмотрено приводное колесо, соединенное с приводным двигателем. При этом приводное колесо и шлифовальный шпиндель выполнены с равномерно отстоящими одна от другой кольцевыми канавками, на радиальных поверхностях которых расположены кольцевые постоянные магниты, причем снабженные кольцевыми постоянными магнитами кольцевые канавки приводного колеса и шлифовального шпинделя взаимно перекрываются в радиальном направлении по типу гребенки. Остающийся между кольцевыми постоянными магнитами приводного колеса и шлифовального шпинделя осевой воздушный зазор составляет, например, от 0,05 до 0,4 мм. При этом кольцевые магниты на приводном колесе входят в промежутки, образованные расположенными с равномерным отступом друг от друга кольцевыми магнитами шлифовального шпинделя, и наоборот.

В одном из вариантов выполнения изобретения привод снабжен корпусом, в котором установлены приводной двигатель и приводное колесо, и отдельной корпусной деталью, в которой размещен шлифовальный шпиндель и в которой каждый из концов этого шлифовального шпинделя установлен в подшипниках, при этом в корпусе на участке расположения шлифовального шпинделя выполнено отверстие, согласованное с длиной и диаметром этого шлифовального шпинделя, а указанная отдельная корпусная деталь по пригнанной посадке установлена на отверстие корпуса привода с возможностью ее смены.

На одном из концов шлифовального шпинделя установлен шлифовальный круг.

При этом со стороны шлифовального круга шлифовальный шпиндель предпочтительно установить в отдельной корпусной детали в узле неподвижных подшипников, а с другой стороны установить в узле плавающих подшипников.

Предпочтительно выполнить узел неподвижных и узел плавающих подшипников в виде набора подшипников качения, установленных без зазора с предварительным натягом.

Целесообразно шлифовальный круг закрепить на шлифовальном шпинделе с помощью крепежного элемента.

В приводе согласно изобретению отдельная корпусная деталь и шлифовальный шпиндель вместе с подшипниками, в которых установлены его концы, образуют сменный шлифовальный шпиндельный узел с возможностью его смены на шлифовальные шпиндельные узлы различных типоразмеров, поскольку ни к самому шлифовальному шпиндельному узлу, ни к его опорам не подведено никаких питающих линий.

Преимущество рассмотренной конструкции состоит прежде всего в возможности простой переналадки станка в соответствии с той или иной технологической операцией шлифования путем смены различных шлифовальных шпиндельных узлов, прежде всего при необходимости использовать шлифовальные круги различного диаметра. Такое решение позволяет в зависимости от конкретных, решаемых непосредственно на месте задач использовать при шлифовании соответствующий заданному технологическому переходу шлифовальный шпиндельный узел, при этом передаточное отношение привода определяется соотношением диаметров приводного колеса и шлифовального шпинделя. Установив шлифовальный шпиндель большего диаметра, можно увеличить передаваемый крутящий момент, поскольку при использовании шлифовальных кругов большего диаметра необходимо также обеспечить больший крутящий момент.

Ниже предлагаемый в изобретении привод более подробно рассмотрен на примере одного из вариантов его выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - продольный разрез соединенного с приводным двигателем приводного колеса с расположенными параллельно ему шлифовальным шпинделем, взаимодействующим по типу гребенки с боковой поверхностью приводного колеса, и кулачковым валом, также расположенным параллельно этом колесу,
на фиг. 2 - изображение показанной на фиг.1 конструкции в сочетании с перемещаемой по оси Х шлифовальной бабкой,
на фиг.3 - увеличенное изображение сечения плоскостью В-В по фиг.2 и
на фиг. 4 - изображение в продольном разрезе фрагмента установленного в подшипниках качения шпиндельного узла, шпиндель которого имеет магнитный привод.

На фиг. 1 в продольном разрезе показан шлифовальный шпиндельный узел со шлифовальным шпинделем 4, каждый из концов которого установлен в подшипниках качения и который имеет магнитный привод, при этом на боковой поверхности этого шлифовального шпинделя 4 расположены равномерно отстоящие друг от друга кольцевые постоянные магниты 23, более подробно показанные на фиг.4. В промежутки, образованные между постоянными магнитами 23, с небольшим зазором относительно них по типу гребенки входят также равномерно отстоящие друг от друга кольцевые постоянные магниты 22, которые расположены на боковой поверхности приводного, или ведущего, колеса 3. Это приводное колесо 3 в свою очередь соединено с приводным двигателем 1, в качестве которого можно использовать, например, электродвигатель. При вращении приводного колеса 3 взаимно перекрывающиеся в радиальном направлении постоянные магниты 22 и 23 взаимодействуют друг с другом, обеспечивая тем самым магнитным путем передачу крутящего момента на шлифовальный шпиндель 4. Приводное колесо 3 соединено с приводным двигателем 1 винтами 2. В такой конструкции передаточное отношение определяется соотношением диаметров приводного колеса 3 и шлифовального шпинделя 4.

В одном из вариантов выполнения изобретения на наружной цилиндрической боковой поверхности приводного колеса 3 предусмотрены открытые радиально наружу кольцевые выточки или канавки 30, которые проточены на корпусе приводного колеса 3 вокруг него и плоские боковые стороны которых снабжены небольшими постоянными магнитами 22. На шлифовальном шпинделе 4 также проточены открытые радиально наружу кольцевые выточки или канавки 29, плоские боковые стороны которых снабжены небольшими постоянными магнитами 23. Эти канавки 30 и 29 расположены с равномерным шагом друг относительно друга по длине соответствующих цилиндрических боковых поверхностей таким образом, что в собранном виде эти кольцевые канавки 29 и 30 с предусмотренными на их боковых сторонах постоянными магнитами 22 и 23 образуют систему, в которой они, не соприкасаясь, взаимно перекрываются в радиальном направлении, т.е. по типу гребенки входят друг в друга. Таким путем крутящий момент за счет магнитного взаимодействия передается от приводного колеса 3 на шлифовальный шпиндель 4.

На одном из свободных концов шлифовального шпинделя 4 установлен шлифовальный круг 25, зафиксированный на этом шпинделе винтом 26. В осевом направлении непосредственно за шлифовальным кругом 25 предусмотрен узел 5 неподвижных подшипников, который может представлять собой, например, набор подшипников качения, установленных без зазора с предварительным натягом на расположенном со стороны шлифовального круга участке отдельной корпусной детали 7. На противоположном конце шлифовального шпинделя 4 предусмотрен узел 6 плавающих подшипников, который также может представлять собой, например, набор подшипников качения, установленных без зазора с предварительным натягом на расположенном с противоположной от шлифовального круга стороны участке корпусной детали 7. Между узлом 5 неподвижных подшипников и узлом 6 плавающих подшипников на боковой поверхности шлифовального шпинделя 4 расположены равномерно отстоящие друг от друга кольцевые постоянные магниты 23. Параллельно электродвигательному приводу, состоящему из приводного двигателя 1, приводного колеса 3, шлифовального шпиндельного узла со шлифовальным шпинделем 4 и системы взаимно перекрывающихся в радиальном направлении кольцевых постоянных магнитов 22, 23, установлен кулачковый вал 9.

На фиг.2 показано приводное колесо 3, которое винтами 2 крепится к приводному двигателю 1. На этом чертеже показан также корпус 8, в котором установлены приводное колесо 3 и приводной двигатель 1 и который связан со шлифовальной бабкой, перемещаемой системой ЧПУ типа CNC по оси Х (ось поперечной подачи). Далее на чертеже обозначена плоскость сечения В-В, а также обведенный окружностью С фрагмент, при этом соответствующее сечение и увеличенное изображение фрагмента представлены на фиг.3 и 4 соответственно. Приводное колесо 3, расположенное соосно средней оси 13, закреплено на приводном двигателе 1 винтами 2. Параллельно этой средней оси 13 расположен, что видно по ориентации его средней оси 14, шлифовальный шпиндель, на одном конце которого установлен шлифовальный круг 25.

На фиг.3 показано сечение плоскостью В-В по фиг.2. На этом чертеже показана согласованная с диаметром шлифовального шпинделя 4 и проходящая по всей его длине половина корпусной детали 7, расположенный по обеим сторонам крепежный фланец которой вставляется в соответствующие углубления в корпусе 8, в котором размещены приводной двигатель 1 и приводное колесо 3. Корпусная деталь 7 крепится к корпусу 8 винтами 17. С наружной стороны корпусная деталь 7 имеет тонкостенный участок 27. Узел 5 неподвижных подшипников и узел 6 плавающих подшипников дополнительно расположены в соответствующей второй половине корпусной детали 7. Средняя ось 14 проходит параллельно общей средней оси 13 приводного двигателя 1 и приводного колеса 3. На этом же чертеже в сечении кулачкового вала 9 изображен один из его кулачков с расположенными напротив одна другой вогнутыми боковыми поверхностями 20 и 21. Кроме того, на фиг.3 обозначена плоскость сечения А-А по фиг.1.

На фиг.4 в увеличенном масштабе в разрезе показана часть системы взаимно перекрывающихся в радиальном направлении по типу гребенки равномерно отстоящих друг от друга по длине боковой поверхности приводного колеса 3 кольцевых постоянных магнитов 22, с одной стороны, и радиально выступающих на боковой поверхности шлифовального шпинделя кольцевых постоянных магнитов 23, которые по типу гребенки входят в промежутки между постоянными магнитами 22 приводного колеса 3, с другой стороны. Кроме того, на этом чертеже более наглядно показаны открытые радиально наружу выточки или канавки 30, которые проточены на боковой поверхности приводного колеса 3 с равным отступом друг от друга и радиально выступающие плоские боковые стороны которых снабжены небольшими постоянными магнитами 22. Таким образом, эти канавки 30 с обеих сторон по всей окружной длине покрыты постоянными магнитами 22, соответственно к ним приклеены такие же постоянные магниты 22, которые в совокупности образуют кольцевой постоянный магнит. Аналогичным образом и на поверхности шлифовального шпинделя 4 также предусмотрены выточки или канавки 29, которые проточены с равным отступом одна от другой и радиально выступающие плоские боковые стороны которых также покрыты небольшими постоянными магнитами 23, соответственно на плоские боковые стороны которых наклеены небольшие постоянные магниты 23. Согласно одному из вариантов выполнения изобретения постоянные магниты 22 и 23 могут быть приклеены к плоским боковым сторонам канавок или же могут быть нанесены на эти плоские боковые стороны канавок в виде покрытия из спеченного сплава, используемого для постоянных магнитов.

Изобретение относится к приводу шлифовального круга станка для шлифования кулачков, позволяющего шлифовать кулачки с вогнутыми боковыми сторонами. Привод содержит приводной двигатель с приводным колесом и шлифовальный шпиндель. Приводное колесо и шлифовальный шпиндель выполнены с равномерно отстоящими друг от друга кольцевыми канавками, на радиальных поверхностях которых расположены кольцевые постоянные магниты. Кольцевые канавки приводного колеса и шлифовального шпинделя взаимно перекрываются в радиальном направлении по типу гребенки. Использование такой конструкции позволяет варьировать мощность привода и обеспечиваемую им частоту вращения в широких пределах. 6 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Привод шлифовального круга станка для шлифования кулачков, содержащий приводной двигатель и шлифовальный шпиндель, отличающийся тем, что приводной двигатель снабжен приводным колесом, при этом приводное колесо и шлифовальный шпиндель выполнены с равномерно отстоящими друг от друга кольцевыми канавками, на радиальных поверхностях которых расположены кольцевые постоянные магниты, причем снабженные кольцевыми постоянными магнитами кольцевые канавки приводного колеса и шлифовального шпинделя взаимно перекрываются в радиальном направлении по типу гребенки. 2. Привод по п.1, отличающийся тем, что он снабжен корпусом, в котором установлены приводной двигатель и приводное колесо, и отдельной корпусной деталью, в которой размещен шлифовальный шпиндель и в которой каждый из концов шлифовального шпинделя установлен в подшипниках, при этом в корпусе на участке расположения шлифовального шпинделя выполнено отверстие, согласованное с длиной и диаметром этого шлифовального шпинделя, а указанная отдельная корпусная деталь по пригнанной посадке установлена на отверстие корпуса привода с возможностью ее смены. 3. Привод по п.1 или 2, отличающийся тем, что один из концов шлифовального шпинделя предназначен для установки на него шлифовального круга. 4. Привод по любому из пп.2 и 3, отличающийся тем, что со стороны шлифовального круга шлифовальный шпиндель установлен в отдельной корпусной детали в узле неподвижных подшипников, а с другой стороны он установлен в узле плавающих подшипников. 5. Привод по п.4, отличающийся тем, что узел неподвижных подшипников и узел плавающих подшипников выполнены в виде набора подшипников качения, установленных без зазора с предварительным натягом. 6. Привод по любому из пп.3-5, отличающийся тем, что шлифовальный круг закреплен на шлифовальном шпинделе с помощью крепежного элемента. 7. Привод по любому из пп.2-6, отличающийся тем, что отдельная корпусная деталь и шлифовальный шпиндель вместе с подшипниками, в которых установлены его концы, образуют сменный шлифовальный шпиндельный узел с возможностью его смены на шлифовальные шпиндельные узлы различных типоразмеров.