Шпиндельный узел на электромагнитных опорах Советский патент 1985 года по МПК B24B41/04 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в качестве шпинделя внутришлифовального станка.

Целью изобретения является рас ширение технологических возможносте шпинделя путем увеличения .диапазона частот вращения.

Поставленная цель достигается за счет повьшения изгибной жесткости шпинделя и использования частоторегулируемого синхронно-реактивного двигателя дискового типа.

На фиг. 1 изображен шпиндельный узел; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - схема подключения обмотки статора двигателя к источнику питания.

Шпиндельньй узел содержит корпус 1, шпиндель 2, передний 3 и задний 4 радиальные злектромагнитные опоры (подшипники) с датчиками 5 и 6 радиального положения шпинделя. На шпинделе 2 выполнена ступень 7, одна торцовая поверхность которой является пятой упорного электромагнитного подшипника 8, а другая является ротором частоторегулируемого синхронно-реактивного двигателя дис кового типа. Статор двигателя состо из сердечника 9, в пазах которого (фиг. 2) расположена разделительная трехфазная обмотка 11, питаемая от преобразователя 12 (фиг. 4). На роторе двигателя .вьтолнены явно выраженные полюсы в виде выступов 13.

Шпиндельный узел работает следукнцим образом.

При подаче напряжения в радиальные 3 и 4 и упорный 8 электромагнитные подшипники шпиндель 2 взвешивается в радиальном направлении и при132

жимается к подпятнику 14 за счет притяжения ступени 7 к упорному подшипнику 8. При этом воздушный зазор между датчиком 15 и торцом шпинделя 2 уменьшается, что приводи к уменьшению силы притяжения, создаваемой упорным подшипником 8.

При подаче напряжения на обматку 11 статора двигателя от частотноуправляемого преобразователя 12 возникает осевая сила магнитного притяжения F) , направленная противоположно силе магнитного притяжени 2 создаваемой упорным электромагнитным подшипником 8. Под действием силы F, шпиндель перемещается так, что зазор U увеличивается. При этом усилие F возрастает аналогично том как это происходит в прототипе и шпиндель занимает положение, при котором FJ становится равным F . Поскольку в синхронно-реактивном двигателе ротор вращается синхронно с магнитным полем cTatopa и токи в роторе отсутствуют, то нагрев шпинделя со стороны ротора отсутствует.

При действии на шпиндель внешней осевой нагрузки сила Fj остается постоянной, так как регулирование ведется с постоянным магнитным током

V,

вот

Т.е. т consti где V

и

вых

вы к

вых соответственно выходные напряжения и частота. Сила 2 меняется в зависимости .от изменения зазора S Разность сил F и F, воспринимает внешнюю осевую нагрузку.

Диаметр ступени выбирается из условия максимальной частоты вращения шпинделя и предела текучести его материала.

АА

13

иг.З

-ft

50Гц

ШПИНДЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ НА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ОПОРАХ, содержащий корпус, шпиндель, установленньй на двух радиальных электромагнитных опорах, между которыми расположен электропривод, упорный электромагнитный подшипник и датчики осевого и радиального положения шпинделя, . отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем увеличения диапазона частот вращения, эл ектропривод выполнен в виде частотнорегулируемого синхронно-реактивного двигателя дискового типа, при этом на валу шпинделя между радиальными опорами выполнена ступень, одна торцовая поверхность которой служит ротором двигателя, а другая - пятой электромагнитного подшипника. л КС со