Высокоскоростной шпиндельный узел Советский патент 1984 года по МПК B24B41/04 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в шпиндельных устройствах, работающих на высоких регулируемых частотах вращения.

Известен высокоскоростной шпиндельный узел, в котором одна из опор снабжена радиальными упругими элементами, а другая выполнена в виде сферического подшипника, который снабжен упругими в осевом направлении элементами, причем опора, снабженная радиальными упругими элементами, выполнена с возможностью осевого перемещения вала, связанного с механизмом привода гибкой муфтой (1.

Недостатком известного шпиндельного устройства является отсутствие возможности активного регулирования его жесткости, что приводит к возникновению повышенного уровня вибраций шпинделя при регулировании частоты его вращения..

Целью изобретения является расширение технологических возможностей шпиндельного узла за счет увеличения диапазона безвибрационных частот его вращения.

Поставленная цель достигается тем, что, высокоскоростной шпиндельный узел, содержащий корпус, внутри которого на упруго податливых опорах установлен вал с приводом вращения, снабжен механизмом регулирования жесткости, выполненным в виде жестко связанной с валом шайбы с профилированной внутренней торцовой поверхностью и шаров, размещенных между шайбой и упругой опорой, установленной с возможностью осевого перемещения.

На фиг. 1 представлена конструкция щпиндельного узла; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Высокоскоростной шпиндельный узел содержит вал I, пневмотурбину 2 с плавающими лопатками 3, шайбу 4, жестко установ ленную на валу 1 и имеющую на внутренней торцовой поверхности изменяющийся в радиальном направлении профиль 5, втулку 6, установленную на вдлу на шлицах 7 и несущую переднюю подшипниковую опору 8, кольцо наружной обоймы 9 подшипника, установленное в трех симметрично расположенных пластинчатых пружинах 10, защемленных по краям во втулке М, которая допускает ее осевое перемещение относительно корпуса 12 на шлицах 13. Шары 14 и пружины 15 и 16 осуществляют упругое замыкание подшипниковой опоры 8 с втулкой 11 между корпусом 12 и шайбой 4. Задняя опора 17 устанавливается неподвижно в осевом направленин относительно вала I и имеет упругую подвеску относительно корпуса на трех пластинчатых пружинах 18 аналогично передней опоры 8. 5 В результате в рукоятке 19 встроено устройство 20 подвода сжатого воздуха. Со стороны задней опоры шпинделя расположен механизм 21 запирания канала 22 подвода сжатого воздуха при превышении предельного значения частоты вращения. Со стороны передней опоры установлены втулки 23 и 24 для крепления шлифовального круга 25.

Шпиндельный узел работает следующим образом.

5 При включении устройства 20 сжатый воздух подается через канал 22 к плавающим лопаткам 3 пневмотурбины 2, приводящей во вращение вал t с шлифовальным кругом 25. При вращении вала 1 центробежные силы, действуя на шары 14, пере0 мешают их в радиальном направлении по изменяющемуся профилю 5 шайбы 4 и, воздействуя на втулку 6, вызывают ее осевое перемещение вместе с подшипниковой опорой 8 и втулкой П по шлицам 7 и 13,

5 выполненным соответственно На валу 1 и в корпусе 12. В результате осевого перемещения опоры 8, упруго подвешенной на плас тинчатых пружинах Ш, жесткость щпиндельного узла увеличивается пропорционально кубу расстояния между передней 8 и зад0 ней 17 подшипниковыми опорами. При этом увеличивается резонансная частота колебания шпиидельного узла, значение которой увеличивается при возрастании частот врашення в зависимости от закона изменения профиля 5 шайбы 4, который выполняется

5 таким (например, по закону кубической параболы), чтобы обеспечить синхронное изменение резонансной частоты шпиндельного узла с изменением его рабочих частот вращения. Начало включения в работу механизма перемещения упругой опоры регулируется подбором жесткости пружин 16, а положение исходного значения резонаисной частоты шпиндельного узла - жесткостями пластинчатых пружин 1Q и 18 упругих опор и исходным расстоянием между

5 опарами.

Пред.чагаемый шпиндельный узел обеспечивуот бенвибрациоиную работу в ду аиазоно рабочих частот вращения до 100000 об/мин, что по.шоляет выполнять

одним инструментом широкую номенклатуру OFiepauMH.

ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ШПИНДЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ, содержащий корпус. внутри которого на упруго податливых опорах установлен вал с приводом вращения, отличающийся тем, что, с целью расширения , технологических возможностей путем увеличения диапазоиа безвибрациоиных рабочих частот вращения, шпиндельный узел снабжен механизмом регулирования жесткости, выполненным в виде жестко связанной с валом шайбы с профилированной внутренней торцовой поверхностью и шаров, размешенных между шайбой и упругой опорой, установленной с возможностью осевого перемещения.