Шпиндельный узел Советский патент 1987 года по МПК B23B19/02 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в шпиндельных узлах станков с высокой частотой вращения.

Цель изобретения - повышение производительности путем повьшения частоты вращения на чистовых и получис- товых операциях изменением зазора-натяга в опорах шпинделя.

На чертеже изображен шпиндельный узел, разрез.

Шпиндельный узел металлорежущего станка собран в корпусе 1, который установлен в шпиндельной бабке 2, Передняя опора шпинделя 3 состоит из двух пар прецизионных подшипников качения: роликовых конических 4 и 5 и шариковых радиальных 6 и 7, причем подшипники 4 и 5 установлены с натягом между телами и беговыми дорожками колец, а подшипники 6 и 7- с зазором.

В передней части шпиндельного узла установлен роликовый конический j подшипник 4. Наружное невращающееся кольцо подшипника 4 расположено в отверстии корпуса 1, своим правым торцом упирается в запрессованную в корпус 1 втулку 8 и зафиксировано от осевого перемещения через невращающееся кольцо 9 лабиринтного уплотнения фланцем 10, который с помощью крепежных винтов закреплен на левом внешнем торце корпуса 1.

I

Внутреннее вращающееся кольцо подшипника 4, а также внутренние кольца подшипников 5-7 запрессованы в полый (фрезерный) пшиндель 3 и через про- ставные кольца 11-13, вращающееся кольцо 14 лабиринтного уплотнения и фланец 15 шпинделя 3 зафиксированы о осевого перемещения фланцем 16, который закреплен винтами на торце шпинделя 3. Наружные невращающиеся кольца радиальных шариковых подшипников 6 и 7 установлены во внутреннем отверстии запрессованной в корпус 1 втулки 8. Между наружными невращающимися кольцами подшипников 6 и 7 установлен упругий элемент - пружина 17 сжатия, а между наружными невращающимися кольцами подшипников 4 и 6 установлено проставное кольцо 18. Все наружные кольца подшипников 4-7 устано влены в отверстия по высокому квали- тету точности.

Подцшпник 5 своим наружным невра- кольцом установлен в проточ

5

0

5

5

0

5

0

5

0

ке, выполненной в корпусе цилиндра 19, и зафиксирован от осевого перемещения в проточке цилиндра 19 пружинным упорным кольцом 20. Между кольцом 20 и торцом подшипника расположено проставное кольцо 21.

Цилиндр 19 установлен в корпус 1 по двум сопрягаемым круглым поверхностям, выполненным с высоким квали- тетом точности и с возможностью осевого перемещения.

Задняя опора полого шпинделя 3 выполнена на подшипниках 22 и 23 такого же типа, что и подшипники 6 и 7, расположенные в передней опоре шпинделя .

Между подшипниками 22 и 23 установлены проставные кольца 24 и 25 для устранения бокового зазора, что осуществляется путем подгонки кольца 25 (уменьшение по высоте) с разноразмер- ностью колец по высоте на величину осевого зазора в обоих подшипниках.

Подшипники 22 и 23 закреплены на полом шпинделе 3 через проставное уп- лотнительное кольцо 26 и зубчатое колесо 27 гайкой 28.

Внутри полого шпинделя 3 расположен вьивижной шпиндель 29, вращение и крутящий момент на который передается шпонками 30, закрепленными на полом шпинделе 3 и взаимодействующими с пазами, расйоложенныни на вьщ- вижном шпинделе 29.

i

Работа шпиндельного узла при черновом точении, фрезеровании осуществляется при работе передней опоры шпинделя 3 на роликовых конических подшипниках 4 и 5. Для этого цилиндр 19 своим приводом (не показан), например эксцентриковым механизмом, перемещается в правое положение, а вместе с ним перемещается вправо и невращающееся наружное кольцо подшипника 5, так как оно зафиксировано в отверстии цш1индра 19 пружинным упорным кольцом 20. При этом перемещении устраняются зазоры между роликами и взаимодействующими с ними беговыми дорожками подшипника 5, перемещается вправо полый шпиндель 3, так как внутреннее кольцо подшипника 5 зафиксировано на полом; шпрнделе 3 от осевого перемещения. Одновременно с перемещением полого шпинделя 3 вправо перемещается внутреннее кольцо подшипника 4, установленное и зафиксированное на полом шпинделе 3, до полного

3130

устранения зазоров между роликами и взаимодействующими с ними беговыми дорожками подшипника 4, Так как наружное кольцо подшипника 4 не имеет осевого перемещения, то при дальнейшем перемещении цилиндра 19 устанавливается натяг между роликами и беговыми дорожками наружных и внутренних колец подшипников 4 и 5. Величина этого натяга определяется усилием, 10 наружное невращающееся кольцо подшип- развиваемым механизмом, транспортиру- ника 6 влево не перемещается, так ющим цилиндр 19. Подшипники 6 и 7 как оно своим левым торцом упирается перемещению полого шпинделя 3 не препятствуют, так как они в осевом направлении относительно втулки 8 не -J5 вращающегося наружного кольца подшип- зафиксированы. Также не препятствуют ника 4, не имеющего осевого переме- осевому перемещению шпинделя 3 и под- щения, шипники 22 и 23, так как они не имеют осевой фиксации.

Таким образом, радиальную и осевую20 7, при этом упругий элемент - пружи- составляющие технологических сил ре- на 17 - сжимается, создавая натяг зания в передней опоре шпиндельного между рабочими телами подшипников - узла принимают роликовые конические подшипники 4 и 5, в этом положении шпиндельный узел предназначен для ра- обоих подшипниках 6 и 7. При этом боты при черновых режимах резания. положении полого шпинделя 3 в роликоЧасть радиальной нагрузки в перед- вых конических подшипниках 4 и 5 ме- ней опоре шпиндельного узла принимают и радиальные шариковые подшипники

6 и 7. Но величина этой нагрузки про-30 возможен зазор, порциональна отношению радиальных жесткостей групп подшипников 4,5 и 6,7, что составляет малую величину и не превышает грузоподъемность ради35

в проставное кольцо 18, которое, в свою.,очередь, упирается в торец неВследствие этого перемещение происходит только на величину суммарного бокового зазора подшипников 6 и

шариками - и беговыми дорожками колец подшипников. Натяг создается в

жду роликами и беговыми дорожками колец подшипников натяг пропадает и

альных шариковых подшипников.

Второе фиксированное положение шпиндельного узла соответствует работе станка, в частности шпиндельного узла, на получистовых и чистовых

Таким образом, полый шпиндель 3 при работе с высокими частотами вращения базируется в передней опоре только на радиальных шариковых подшипниках 6 и 7, в то время как роликовые конические подшипники в работе не участвуют, т.е. не принимают ни

режимах резания, т.е. работе передней40 осевой, ни радиальной составляющих

от технологических сил резания.

опоры полого шпинделя 3 на радиальных шариковых подшипниках 6 и 7.

45

Дпя приведения шпиндельного узла в это положение необходимо цилиндр . 19 переместить в осевом направлении в левое положение. При этом движении цилиндра 19 перемещается влево наружное невращающееся кольцо подшипника 5, устраняется натяг и в дальнейшем Q подшипниках, отличающийся возможен зазор между роликами и бего- тем, что, с целью повышения произво- выми дорожками наружных и внутренних колец подшипников 4 и 5. При этом - движении перемещается влево и начинает воздействовать на наружное коль- ней опоре между коническими ролико- цо подшипника 7 проставное кольцо 20, подшипниками, а механизм создания расположенное в том же отверстии ци- зазора-натяга выполнен в виде полого линдра 19, в котором размещен подтип- цилиндра с расточкой, установленного ник 5. Наружное кольцо подшипника 7на шпинделе между опорами с возможШпиндельный узел металлорежущего станка, содержащий шпиндель, уста- новленный в корпусе через конические роликоподшипники в передней опоре, и механизм создания зазора-натяга в

дительности, он дополнительно снабжен одним или более радиальным шарикоподшипником, расположенным в передтакже перемещается влево, так как в левом направлении оно не зафиксировано, до тех пор, пока не выберется этим движением осевой зазор в подшипнике 7. После этого перемещается весь подшипник 7, вместе с ним полый шпиндель 3, а также все элементы, расположенные на полом шпинделе 3. При перемещении полого шпинделя 3 влево

наружное невращающееся кольцо подшип ника 6 влево не перемещается, так как оно своим левым торцом упирается вращающегося наружного кольца подшип ника 4, не имеющего осевого переме- щения,

в проставное кольцо 18, которое, в свою.,очередь, упирается в торец ненаружное невращающееся кольцо подшип- ника 6 влево не перемещается, так как оно своим левым торцом упирается вращающегося наружного кольца подшип- ника 4, не имеющего осевого переме- щения,

Вследствие этого перемещение происходит только на величину суммарного бокового зазора подшипников 6 и

7, при этом упругий элемент - пружи- на 17 - сжимается, создавая натяг между рабочими телами подшипников - обоих подшипниках 6 и 7. При этом положении полого шпинделя 3 в ролико

шариками - и беговыми дорожками колец подшипников. Натяг создается в

вых конических подшипниках 4 и 5 ме-

жду роликами и беговыми дорожками колец подшипников натяг пропадает и

возможен зазор,

Таким образом, полый шпиндель 3 при работе с высокими частотами вращения базируется в передней опоре только на радиальных шариковых подшипниках 6 и 7, в то время как роликовые конические подшипники в работе не участвуют, т.е. не принимают ни

осевой, ни радиальной составляющ

от технологических сил резания.

Формула изобретения

подшипниках, отличающийся тем, что, с целью повышения произво- ней опоре между коническими ролико- подшипниками, а механизм создания зазора-натяга выполнен в виде полого цилиндра с расточкой, установленного на шпинделе между опорами с возможШпиндельный узел металлорежущего станка, содержащий шпиндель, уста- новленный в корпусе через конические роликоподшипники в передней опоре, и механизм создания зазора-натяга в

подшипниках, отличающийся тем, что, с целью повышения произво- ней опоре между коническими ролико- подшипниками, а механизм создания зазора-натяга выполнен в виде полого цилиндра с расточкой, установленного на шпинделе между опорами с возмождительности, он дополнительно снабжен одним или более радиальным шарикоподшипником, расположенным в перед5130327(16

ностью осевого перемеп1еиия, при этома радиальный шарикоподшипник устаиовнаружное кольцо конического ролико-лен с возможностью взаимодействия наподшипника смонтировано в отверстии,РУЖного кольца с торцом полого цилиндра.

Изобретение относится к шпиндельным узлам станков с высокой частотой вращения вала. Целью изобретения является повышение производительности за счет повышения частоты вращения шпинделя. Шпиндельный узел металлорежущего станка содержит вал 29, установленный в корпусе 1 на опорах. передняя из которых выполнена в виде пары конических роликоподшипников 4,5 и двух радиальньк шариковых подшипников 6,7, причем подшипники 4,5 установлены с натягом между телами качения и боковыми дорожками, а подшипники 6,7 - с зазором. В корпусе 1 установлен механизм создания натяга или зазора в подшипниках, выполненный в виде подвижного полого цилиндра 3, в котором выполнена проточка для посадки наружного кольца подшипника 5, а торец его установлен с возможностью контактирования с наружным кольцом подшипника 7. Перемещением цилиндра 3 в конических роликовых подшипниках 4,5 создается натяг или зазор. При создании зазора в передней опоре работают радиальные шарикоподшипники. 1 ил. с U9 (Л 9. /4 22 2« 2J 26 27 28 25 Л7 №