Шпиндельный упорный подшипник скольжения двустороннего действия Советский патент 1984 года по МПК B23B19/02 F16C32/06 

Изобретение относится к станкостроению и может быть применено в шпиндельных узлах металлорежущих станков с технологической относительной осцилляцией изделия и инструмента.

Известен шпиндельный упорный подшипник скольжения двустороннего действия, образованный попарно сопряженными с зазором, противоположно расположенными на шпинделе и его опорах торцами, на которых выполнены насосные спиральные канавки глубиной 0,02 мм, нагнетающие при вращении шпинделя смазку в зазор между сопряженными торцами 1.

Эти канавки надежно исключают схватывание торцовых поверхностей шпинделя и его опор при высоких скоростях скольжения. Однако зазор между упорными торцами шпинделя в подшипнике от 20 до 50 мкм (суммарный зазор 40-100 мкм) не позволяет осуществлять и тем более генерировать полезные в процессе обработки осевые колебания вращающегося шпинделя. Такие колебания в процессе резания, например при шлифовании, повышают качество обработки, например чистоту поверхности, и стойкость инструмента.

Целью изобретения является генерацияв подшипнике осевых колебаний вращающегося шпинделя.

Цель достигается тем, что в шпиндельном упорном подшипнике скольжения двустороннего действия, образованном попарно сопряженными с зазором, противоположно расположенными на шпинделе и его опорах торцами с насосными канавками, зазор между сопряженными торцами выполнен в 7,5-30 раз больше глубины насосных канавок.

С целью увеличения амплитуды осевых колебаний сопряженные торцы шпинделя и подшипника выполнены коническими.

На фиг. 1 показан шпиндельный узел с упорным подшипником; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - упорный подшипник с коническими торцами.

Шпиндель 1, несущий инструмент 2 и шкив 3 ременной передачи, расположен в корпусе 4 в гидростатических опорах 5 скольжения. В каждой опоре 5 в виде втулки выполнены в отверстии несущие карманы 6 радиального и на торце несущий карман 7 упорного гидростатических подшипников. Система питания несущих карманов смазкой, в том числе их входные дроссели не показана. Шпиндельный упорный подшипник скольжения двустороннего действия, в данном случае гидростатический, образован сопряженными с зазором противоположно попарно расположенными на шпинделе 1 и его опорах 5 торцами. На рабочих торцах опор 5 выполнены насосные канавки 8 глубиной h.

Обычно h равно от нескольких до 25 мкм. Канавки 8 направлены из окружающей среды в зазор, в данном случае в карман 7,

в сторону относительного вращения сопряженного торца (направление вращения показано дуговыми стрелками) и обычно равномерно распределены по окружности. При этом форма канавок в плане может быть любой: спиральной, дуговой, прямолинейной. Лучще всего, чтобы угол « наклона канавок относительно направления окружной скорости скольжения был около 18°. Такие же канавки 8 могут быть выполнены и на упорных торцах щпинделя 1 или только на них. Зазор Я между упорными торцами Шпинделя и подшипника выполняют в 7,5-30 раз (суммарный зазор , в 15-60 раз) больще глубины h насосных канавбк, т. е. 15h Н + + Ht 60h. Например, при h 0,02 мм Я -Ь -Ь//а 0,3-1,2 мм.

В известных подшипниках с насосными канавками суммарный зазор Н -ЬЯ соизмерим с глубиной канавок, например Я, -Ь/ 2h, т. е. H +Н 40 мкм.

Предлагаемый упорный подшипник работает следующим образом.

При подаче в несущие карманы 6 и 7 гидростатических опор 5 смазки под давлением неподвижный или вращающийся шпиндель жестко центрируется вытекающей из несущих карманов 6 радиальных подшипников смазкой в пределах радиальных зазоров подшипников так, что опорные шейки шпинделя 1 всюду отделены orf поверхности отверстий втулок 5 слоем текущей смазки. В осевом же направлении фпиндель может свободно перемещаться вдоль оси в пределах зазора H -ЬЯ, причем свободный осевой ход щпинделя приблизительно на 0,1 мм меньше суммарного зазора: при уменьшении одностороннего зазорй Я до 0,05 мм из-за сближения торцов давление в несущем кармане 7 начинает увеличиваться и уравновешивает осевую нагрузку, исключая контакт сближающихся торцов, разделенных слоем вытекающей из кармана 7 смазки.

При вращении шпинделя 1 в направлении, показанном стрелкой, ре1У енной передачей с ведомым шкивом 3 из-за Действия На шпиндель осевой силы (например, под действием сил ременной передачи или резания) бдин из двух односторонних зазоров, например Я, уменьшается до значения Я 0,05 мм. При этом начинается действие Насосных канавок 8, по которым закрывающий их торец вращающегося щпинделя 1 нагнетает в зазор смазку и ее давление между сблизившимися торцами резко возрастает (насосное действие канавок 8 резко увеличивается по мере сближения торцов). Таким образом, при сближении торца опоры 5 и торца вращающегося шпинделя 1 на расстояние Я , соизмеримое с глубиной насосных каиавок 8,. в зазоре между торцами возникает импульс давления , нагнетаемой в этот зазор по каНавкам 8 за счет вращения щпинделя 1, т. е. импульс давле

1. ШПИНДЕЛЬНЫЙ УПОРНЫЙ ПОДШИПНИК С СОЛЬЖЕНИЯ ДВУСТОРОННЕГО ДЕЙСТВИЯ, образованный попарно сойряженнУми с зазором, протнвоположно расположенными на шпинделе и его опорах торцами с насосными канавками, отличающийся тем, Что, с целью генерации в подшипнике осевых колебаний вращающегося щпинделя, зазор между сопряженными торцами щпинделя k подшипника выполняют в 7,5-30 раз больше глубины насосных канавок. 2. Подщипник по п. 1, отличающийся тем, что, с целью увеличения амплитуды осевых колебаний, сопряженные торцы шпинделя и подшипника выполнены коническими. $ (Л СХ) СП О5 СХ) СА: