ШПИНДЕЛЬНАЯ БАБКА СТАНКА ДЛЯ РАСПИЛИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2011 года по МПК B28D5/00 

Изобретение относится к тонкой обработке драгоценных камней в алмазообрабатывающей промышленности, преимущественно к области производства бриллиантов, в частности к механизму для распиливания алмазов распиловочных станков.

Известен механизм для распиливания кристаллов алмазов, содержащий станину с межопорным шпинделем, который приводится во вращение с помощью плоскоременной передачи. На шпинделе с помощью шайб и гайки закрепляется режущий диск.

Концы шпинделя снабжены цапфами, несущие поверхности которых взаимодействуют с подшипниками скольжения, закрепленными на конических поверхностях вкладышей, установленных, например, в нижней и верхней пинолях станины.

Подшипники скольжения выполнены из самшита, которые специально обрабатываются (пропитываются) в машинном масле (Епифанов В.И., Песина А.Я., Зыков Л.В. «Технология обработки алмазов в бриллианты». - М.: «Высшая школа», 1982, с.98-102).

Известно техническое решение, когда подшипники скольжения выполнены из полимерного материала АФ-ЗТ. Такое решение реализовано на машиностроительном предприятии ФГУП «Звездочка» в г.Северодвинске («Технический акт по испытаниям втулочных антифрикционных подшипников» №04320-86-0003ТА от 09.04.03 г.).

Однако эти решения имеют недостатки, заключающиеся в том, что при работе шпинделя в режиме сухого трения с частотой вращения 7000 об/мин с нагрузкой осевой 0,5-1 кг и радиальной 3-5 кг имеет место очень низкий ресурс этих подшипников, в пределах 1-3 смен, т.к. эти материалы имеют низкую износостойкость, при этом они требуют постоянной смазки.

В режиме сухого трения подшипники скольжения, выполненные из материалов самшита и АФ-ЗТ, не работоспособны.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту (прототипом) является шпиндельная бабка станка для распиливания кристаллов, в которой шпиндель с распиловочным диском установлен в подшипниках скольжения, выполненных из углеграфита, позволяющих вращаться шпинделю без дополнительной смазки (свидетельство на полезную модель №2774 от 04.02.1994 г.).

Недостатком такого решения является низкий ресурс пары трения «шпиндель из стали - подшипник скольжения из углеграфита» с его низкими показателями по износостойкости в режиме сухого трения в пределах известных эксплуатационных характеристик: частота вращения 7000 об/мин, нагрузка осевая 0,5-1 кг и радиальная 3-5 кг.

Технической задачей создания заявляемой конструкции является разработка шпиндельной бабки механизма распиливания станка для распиливания кристаллов, обладающей повышенным ресурсом и возможностью работы в режимах сухого и полусухого трения.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем.

Шпиндельная бабка станка для распиливания кристаллов содержит станину с пинолями, плоскоременной привод вращения, шпиндель межопорный с распиловочным диском, при этом на концах шпинделя выполнены конические цапфы, несущие поверхности которых взаимодействуют с подшипниками скольжения, закрепленными на конических поверхностях верхних и нижних вкладышей, установленных в пинолях станины шпиндельной бабки. Вкладыши выполнены в виде роликоопор, каждая из которых содержит корпус ролика и опору с выступом, при этом на торце корпуса ролика, обращенном к цапфе шпинделя, закреплен конический подшипник скольжения, а на противоположной стороне корпуса ролика выполнена выточка, в которой по посадке установлен радиально-упорный подшипник качения. Опора с выступом установлена в пинолях шпиндельной бабки и на ней закреплен по внутреннему диаметру кольца радиально-упорного подшипника качения корпус ролика.

В другом варианте исполнения шпиндельная бабка станка для распиливания кристаллов содержит станину с пинолями, плоскоременной привод вращения, шпиндель межопорный с распиловочным диском, при этом на концах шпинделя выполнены конические цапфы, несущие поверхности которых взаимодействуют с подшипниками скольжения, закрепленными на конических поверхностях верхних и нижних вкладышей, установленных в пинолях станины шпиндельной бабки. Вкладыши выполнены в виде комбинированных по виду трения роликоподшипников качения и скольжения, при этом на радиальной цилиндрической поверхности выточки в корпусе ролика выполнена сферическая кольцевая дорожка, образующая поверхность подшипника, а на наружной поверхности выступа опоры выполнена симметрично расположенная в горизонтальной осевой плоскости сферическая кольцевая дорожка поверхности обратного подшипника, между которыми установлены сепаратор с телами качения, например шариками.

В обоих вариантах исполнения подшипники скольжения выполнены из антифрикционной, например, двухслойной технической ткани, содержащей полифеновые, например аримидные, волокна, пропитанные связующим, например ГИПК-114, а со стороны поверхности трения антифрикционной композицией, например СУРМ-Т, реализующей при трении с контртелом эффект избирательного переноса (эффекта безызносности).

На фиг.1 и 2 изображена шпиндельная бабка распиловочного станка в различных вариантах исполнения.

В первом варианте исполнения шпиндельная бабка станка для распиливания кристаллов (фиг.1) содержит станину с пинолями 1 (станина не показана), шпиндель 2 межопорный с распиловочным диском, плоскоременный привод 3.

В пинолях 1 установлены роликоопоры 4, содержащие корпус ролика 5 и опору 6 с выступом 7. В корпусе ролика 5 на торце 8 со стороны цапфы 9 шпинделя 2 закреплен подшипник 10 скольжения. С обратной торцевой стороны корпуса ролика 5 выполнена выточка 11, в которую по посадке до упора 12 устанавливают радиально-опорный подшипник 13.

Опоры 6 с выступом 7 неподвижно закреплены в пинолях 1 посредством самотормозящих конических поверхностей 14, находящихся в фрикционном защемлении друг с другом.

Сборку шпиндельной бабки по 1 варианту исполнения осуществляют по следующей схеме.

Вначале устанавливают в пиноли 1 опору 6 с выступом 7, на который насаживают по посадке ролик 5 с установленным радиально-упорным подшипником 13 до упора в буртик 15 выступа 7 торцом внутреннего кольца 16 радиально-упорного подшипника 13. Затем осевым перемещением «S» пиноли 1 вводят в кинематическое зацепление несущие поверхности 17 цапфы 9 шпинделя 2 с подшипниками 10 скольжения. Таким образом, при работе радиально-осевые нагрузки от шпинделя 2 через конические подшипники 9 скольжения роликоопоры 4 в сборе и установленного в нем радиально-упорного подшипника 13 качения передаются на опору 6 с выступом 7 и воспринимаются через пиноли 1 станиной шпиндельной бабки.

Предложенное выше конструктивное решение шпиндельной бабки предполагает следующую схему ее работы.

Вначале, в режиме пуска и в рабочем режиме, работает радиально-опорный подшипник 13 качения установленного ролика 5, реализуя вид трения качения. По мере повышения коэффициента трения качения по различным причинам (отсутствие смазки, износ и т.д.) периодически включается в работу конический подшипник скольжения в паре трения: стальная коническая несущая поверхность 17 цапфы 9 шпинделя 2 - подшипник скольжения 10. При этом происходит процесс приработки. Постепенно наступает момент, когда происходит отказ подшипника 13 качения и включается в работу пара трения скольжения: несущая поверхность 17 цапфы 9 шпинделя 2 - подшипник 10 скольжения, которая работает в режиме избирательного переноса (режиме безызносности) без смазки. Обеспечивается этот режим подшипником 10 скольжения, выполненным, например, из антифрикционной двухслойной технической ткани, содержащей полифеновые, например аримидные, волокна, пропитанные связующим, например ГИПК-114, и со стороны поверхности трения антифрикционной композицией, например СУРМ-Т, реализующей при трении с контртелом эффект избирательного переноса в режимах сухого и полусухого трения.

В другом варианте исполнения шпиндельная бабка распиловочного станка (фиг.2) содержит станину с пинолями 18 (станина не показана), шпиндель 19 межопорный с распиловочным диском (не показан), плоскоременной привод 20, роликоподшипник 21, комбинированный по виду трения качения и скольжения.

Роликоподшипник содержит ролик 22 и опору 23 с выступом 24, неподвижно установленную на самотормозящую коническую поверхность 25 пинолей 18.

На конической поверхности ролика 22 со стороны цапфы 26 шпинделя 19 расположен конический подшипник 27 скольжения.

С обратной торцевой поверхности ролика 22 выполнена выточка 28 на радиальной цилиндрической поверхности, которой образована сферическая кольцевая дорожка 29, образующая поверхность подшипника, а на наружной поверхности выступа 24 опоры 23 выполнена симметрично расположенная, например, в горизонтальной плоскости сферическая кольцевая дорожка 30 обратного подшипника, между которыми установлены сепаратор с телами качения 31, например шариками.

При сборке получается специальный комбинированный модуль (роликоопоры) трения качения и скольжения шпиндельной бабки.

Шпиндельная бабка второго конструктивного варианта работает следующим образом.

Вначале, в режиме пуска и в рабочем режиме вращается ролик 22, являющийся наружным кольцом (роликоопоры) модуля, реализуя режим трения качения. По мере повышения коэффициента трения качения по различным причинам (отсутствие смазки, износ и т.д.) периодически включается в работу конический подшипник скольжения 27 в паре трения: стальная несущая коническая поверхность 32 цапфы 26 шпинделя 19 - подшипник скольжения. Постепенно наступает момент, когда происходит отказ вращения ролика 22 со шпинделем 19 в режиме трения качения и включение в работу подшипника 27 скольжения, при этом реализуется эффект избирательного переноса (эффект безызносности) благодаря выбранным материалам для пары трения, например, согласно описанной конструкции в первом варианте исполнения шпиндельной бабки (см. фиг.1).

Предложенное техническое решение позволяет повысить надежность эксплуатации шпиндельной бабки распиловочного механизма ограночных станков, а также значительно увеличить ресурс шпиндельной бабки.

Изобретение относится к тонкой обработке драгоценных камней в алмазообрабатывающей промышленности, преимущественно к области производства бриллиантов, в частности к механизму для распиливания алмазов распиловочных станков. Техническим результатом является повышение ресурса и возможность работы в режимах сухого и полусухого трения. Шпиндельная бабка станка для распиливания кристаллов содержит станину с пинолями, плоскоременный привод вращения, шпиндель межопорный с распиловочным диском, при этом на концах шпинделя выполнены конические цапфы, несущие поверхности которых взаимодействуют с подшипниками скольжения, закрепленными на конических поверхностях верхних и нижних вкладышей, установленных в пинолях станины шпиндельной бабки. Вкладыши выполнены в виде роликоопор, каждая из которых содержит корпус ролика и опору с выступом, при этом на торце корпуса ролика, обращенном к цапфе шпинделя, закреплен конический подшипник скольжения, а на противоположной стороне корпуса ролика выполнена выточка, в которой по посадке установлен радиально-упорный подшипник качения. Опора с выступом установлена в пинолях шпиндельной бабки и на ней закреплен по внутреннему диаметру кольца радиально-упорного подшипника качения корпус ролика. В другом варианте исполнения вкладыши выполнены в виде комбинированных по виду трения роликоподшипников качения и скольжения, при этом на радиальной цилиндрической поверхности выточки в корпусе ролика выполнена сферическая кольцевая дорожка, образующая поверхность подшипника, а на наружной поверхности выступа опоры выполнена симметрично расположенная в горизонтальной осевой плоскости сферическая кольцевая дорожка поверхности обратного подшипника, между которыми установлены сепаратор с телами качения, например шариками. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Шпиндельная бабка станка для распиливания кристаллов, содержащая станину с пинолями, плоскоременной привод вращения, шпиндель межопорный с распиловочным диском, при этом на концах шпинделя выполнены конические цапфы, несущие поверхности которых взаимодействуют с подшипниками скольжения, закрепленными на конических поверхностях верхних и нижних вкладышей, установленных в пинолях станины шпиндельной бабки, отличающаяся тем, что вкладыши выполнены в виде роликоопор, каждая из которых содержит корпус ролика и опору с выступом, при этом на торце корпуса ролика, обращенном к цапфе шпинделя, закреплен конический подшипник скольжения, а на противоположной стороне корпуса ролика выполнена выточка, в которой по посадке установлен радиально-упорный подшипник качения, а опора с выступом установлена в пинолях шпиндельной бабки и на ней закреплен по внутреннему диаметру кольца радиально-упорного подшипника качения корпус ролика.

2. Шпиндельная бабка по п.1, отличающаяся тем, что подшипники скольжения выполнены из антифрикционной, например двухслойной, технической ткани, содержащей полифеновые, например аримидные, волокна, пропитанные связующим, например ГИПК-114, а со стороны поверхности трения антифрикционной композицией, например СУРМ-Т, реализующей при трении с контртелом эффект избирательного переноса (эффекта безызносности).

3. Шпиндельная бабка станка для распиливания кристаллов, содержащая станину с пинолями, плоскоременной привод вращения, шпиндель межопорный с распиловочным диском, при этом на концах шпинделя выполнены конические цапфы, несущие поверхности которых взаимодействуют с подшипниками скольжения, закрепленными на конических поверхностях верхних и нижних вкладышей, установленных в пинолях станины шпиндельной бабки, отличающаяся тем, что вкладыши выполнены в виде комбинированных по виду трения роликоподшипников качения и скольжения, при этом на радиальной цилиндрической поверхности выточки в корпусе ролика выполнена сферическая кольцевая дорожка, образующая поверхность подшипника, а на наружной поверхности выступа опоры выполнена симметрично расположенная в горизонтальной осевой плоскости сферическая кольцевая дорожка поверхности обратного подшипника, между которыми установлены сепаратор с телами качения, например шариками.

4. Шпиндельная бабка по п.3, отличающаяся тем, что подшипники скольжения выполнены из антифрикционной, например двухслойной, технической ткани, содержащей полифеновые, например аримидные, волокна, пропитанные связующим, например ГИПК-114, а со стороны поверхности трения антифрикционной композицией, например СУРМ-Т, реализующей при трении с контртелом эффект избирательного переноса (эффекта безызносности).