Шпиндель металлорежущего станка Советский патент 1984 года по МПК B24B41/04 

Изобретение относится к станкострр€ нию и может быть испол1.зовано претхмушественно в шлифовальных станках для обработки колец подшипников качетгая. Известны шпиндели металлорежущих станков, содержащие вал, установле ный на передней и задней опорах, выполненных на радиально-упсфных подшипниках качения, размешенные между передней и задней опорами вала электромагнит, воздействукдций на вал в осевом направлении, и преобразователь осевых смешений вала в электрический сигнал, соединенный с обмоткой электромагнита через систему управлейия, состояшую из усилителя, задающего и суммирующего устройств и усилителя мощности l. Недостатком известных шпинделей является отсутствие контроля точности вращения и осевого положения вала. Цель изобретения - контроль точност вращения и осевого положения вала. Поставленная цель достигается тем, что в шпинделе металлорежущего станка содержащего вал, установленный на передней и задней aaoftax., ш шолненш 1Х нарадиально-упорных подшишшках ка чения, размещенные между передней и задней опорами вала электромагнит, воздействующий на вал в осевом напра&лении, и преобразователь осевых смещений вала в электрический сигнал, соедиаенный с обмоткой электромагнита через систему управления, состоящую из усилителя, задающего и суммирующего усо ройств и усилителя А ОЩНОСТИ, вал между передней и задней опорами имеет аттестованный участок, офазованный ашшндрической. и двумя коническими поверхностями, причем шпиндель дополнительно снабжен преобразователем радиальной вифации вала в электрический сигнал, присоединенным к электродной схеме, включающей усилитель, детект 4 огибаю. шей, пиковый детектор и мищюамперметр, а система управления электромаг штта дополнительно снабжена фазочувств тельным детектором и мнхроампфмеором имеющим нуль посредине шкалы 1фи этом преобразователь радиал ной вибрации вал взаимодействует с цилиндрической повер хностью аттестованного участка вала, а преобразователь ocera tx смешений вала - с коническими поверзшостями. На чертеже показана схема констру шш предлагаемого шпинделя металлор. жущего станка. Шпиндель содержит 1, вал 2 с концами 3 и 4 для закрепления шлифовального круга и шкива А/ . Концы вала 2 за1феплены во внутренних кольцах радк ально-упорных шарикоподшипников - 5, 6 и 7,8, наружные кольца которых установлены в корпусе 1. Причем наружные кол ца подшипников 7 и 8 задней опоры пом шены в промежуточную втулку 9, которая имеет возможность перемещаться в Koi пусе 1 под действием находящегося в отверстиях ее торца пружин Ю, взаимодействующих с торцом чашеобразного электромагнита 11, жестко зафиксированного в корпусе 1. Полюсный конец эле1&тромагнита 11 вьшолнен с внутренней конусностью и располагается с зазором относительно конусной насадки 12, помещенной на валу 2 и изготовленной ферромашитнохч материала с высокой , магнитной проницаемостью и большим удельным электрическим сопротивлением. В корпусе 1 имеются два диаметрально расположенных паза 13 и 14, в которых. за1яреплены вставки 15 и 16 из нема1 нитного металла, содержащие катушки 17- 20, соединенные со вставками эпоксидной смолой. Катушки 17 и 18 офазуют дифференциальный бесконтакт ный индуктивный преобразователь радиальной вибрации вращающегося вала 2, а катушки 19 и 2О - дифференциальный преобразователь осевого смещения вала в электрические сигналы. Катушки 17 и 18расположены концешфично по нормали к цилиндрической части аттестованного участка 21, вьшолненного на валу 2, а катушки 19 и 2О - по нормали к кон ческим поверхностям этого участка. Выводные проводники катушек 17 и 18 располагаются в кольцевой канавке 22 и подсоединены к электронной схеме, , состоящей из усилителя (У1) 23, детектора огибающей (ДО) 24, пикового детектора (ПД) 25 и ми1фоамперметра 26. Проводники от катушек 19 и 2О располагаются в продольной канавке 27 и подсоединены к электронной схеме автоматического поддержания осевого перемещения вала в установленных цредепах, которая состоит из усил|игеля (У2) 28, ;суммируюшего устройства (СУ) 29, задак. шего устройства (ЗУ) ЗО, усилителя моньчости (УМ) 31, соединенного с обмоткой электромагнэта 11 Кроме TOIXJ, в этой схеме имеется, фазочувствительный я&тектор (ФД) 32, соединенный с мюфоамперметром 3d, имеющим нуль посер дине шкалы.

Шпиндель работает следующим образом С помощью пружин 10 создается сагг мальный предварительный осеврй в ( шаршсоподшштиках 5-8. Затем шпинделю сообщается рабочая частота вращения. Колебания вала относительно корпуса 1 преобразуются беско тактным индуктивным преобразователем, состоящим нз диаметрально располо}1Ю1 тлк катушек 17 и 18, в электрические сигналы, после усиления с помо. щью усшштеля 23 подаются на детея тор 24 огибающей. От него через шшовый детектор 25 на мкцюамперметр 26, по шкале которого определяется максимальная амплитуда радиальной

После создания осевого щ е;дварнтелы ного натяга посредством пружины 10 между полюсами сердечников катушек 19 и 2О бесконтактного индуктивного преобразователя осевого перемещения и коническими поверхностями участка 21 устанавливается определенный зазор. Затем производится балансировка элект рошюй сдамы, включающей усилитель 28, фазочувствительный детектор 32 и миироамперметр 33, указатель которого Щ)и пошюй балансировке устанавливается в нулевое положение, находящееся в ми1фоамперметре посередине шкалы. В этом случае на выходе схемы сигнала

нет. Если валу 2 сообщать микроп емешения влево или вправо, то стре; ка указателя тоже будет отклоняться от кулевого положения в соответствии с направлением перемещения вала 2. При этом возникающий сигнал подается на суммирующее устройство 29, где cpaj нивается с установленным сигналом зад ющего устройства. 30. При превышении им сигнала с задающего устройства про-, исходит их вычитание и последующее усиление сигнала рассогласования с помощью усил1ггеля 31 мощиости, который увеличивает ток в электромагните11 до тех пор, пока развиваемое им осевое уев лие, приложенное к конусной насадке 12 на валу 2 не урешновесит ту осевую . нахрузку, которая вызвала это перемещение. Данная система построена на статическом принципе автоматического регуьлирования, что обеспечивает стабильность поддержания регулируемой величины. Ос&вое положешю вала на радиально-упорных шарикоподиошниках с пружинным созданием осевого натяга в динамике (при болышос частотах «Щбния) обычно не соответ. ствует положе1шю в статике.

Таким o6peaoMf предлагаемый шшокдель позволяет вести ншферывный конт роль ТОЧ1ЮСТИ вращения и осевого положения вала и тем самым не допускать эксплуатапяю шпинделя при выходе то ности вращения эа щ еделы допуска.

ШПИНДЕЛЬ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА, содержащий вал, установленный на передней и задней опорах, вьшолненных на радиально-упорных подшипниках качения, размещенные межн ду передней и задней опорами вала электромагнит, воздействующий на вал в осевом направлении, и преобразователь осевых смещений вала в электрический сигнал, соединенный с обмоткой элекгромапшта через систему управления, соt 5 11 17 и 15 а I 1 11 И я i 7 t . //.////.// стоящую из усилителя, задающего в , суммирующего устройств и усилителя мощности, отличающийся тем, что, с целью контроля точности вращения и осевого положения вала, последний между передней в задней ошфамв имеет аттестованный участок, офазова ный цилиндрической и двумя коническими поверхностями, причем шпиндель дополнительно снабжен преофазователем радиальной вифации вала в электричеокий сигнал, Ефисоедииенным к электронной схеме, включающей усилитель, детектор огибающей, пиковый детегакф и микроампермегр, а система управления электромагнита дополнительно снабжена фазочувствительным детект Ч)ом в мищюW ампермётром, имеющим нуль посредине щкалы, при этом прео азователь радиальной вибрации вала взаимодействует с шллшшринеской поверхностью аттестованного участка вала, а преобразователь осевых смещений - с коническй ш поверхностями.