Шпиндель металлорежущего станка Советский патент 1988 года по МПК B24B41/04 B23Q5/20 

Изобретение относится к станко- CTpoeHiiw и предназначено для использования в прецизионных металлорежущих станках, например во внутришлифо- вальных станках и в станках с адаптивным управлением.

Целью изобретения является повы- шение точности за счет увеличения быстродействия регулятора натяга.

Ма чертеже изображена конструкция шпинделя,

Шпиндель содержит корпус 1-, в котором закреплен статор 2, вал-ротор 3, несущий оправку 4 со шлифовальным кругом, переднюю и заднюю опоры, выполненные на радиально-упорных шари- коподБШпниках 5 и 6, Внутренние кольца подшипников жестко соединены с ва

лом-ротором 3, причем внутреннее кольцо подшипника 6 предохраняется от возможности осевого перемещения гайкой 7. Наружное кольцо подшипника 5 жестко установлено в корпусе 1, а нарзгжное кольцо подщипника 6 установлено с возможностью осевого перемещения. Осевое усилие, создаваемое регулятором натяга, передается на подшипник 6 стакана 8 через вшрик 9 и упругий элемент О. Регулятор натяга состоит из корпуса 1, в котором разрезньми кольцами 2 и 13 для предотвращения осевого перемещения закреплен магнитопровод 14 с солено- идд1ыми катушками 15 и 16. В корпусе находится якорь 17, который закреплен на наружной стороне втулки 18. Во втулке размещен с возможностью осевого перемещения плунжер 19. С противоположной стороны во втулку с возможностью осевого перемещения вставлен поршень 20, на основании которого жестко закреплен якорь 21. Замкнутый объем, образованный внутренней полостью втулки, плунжером и , заполнен рабочей жидкость 22, например ферромагнитной. С двух сторон к корпусу примьжают крьппки 23 и 24. В отверстие крышки 24 запрессована втулка 25, предохраняющая от радиального перемещения поршень 20 с якорем 21. Одновременно с этим буртик втулки обеспечивает соблюдение необходимого зазора между якорем 17 и катушкой 15, осевое перемещение плунжера 19 и препятствует его радиальному перемещению, а также радиальному перемещению якоря 17 и втулк 18. Регулятор натягЭ; крепится на

гипинделе с помощью переходника 26, С целью предотвращения замыкания магнитных силовых линий на корпус регулятора натяга, магнитопровод и якоря вьтолнены из магнитомягкого материала, а остальные детали регулятора на

тяга и переходник - из немагнитного.

Шпиндель металлорежущего станка работает следующим образом.

Задатчиком 27 осевого натяга устанавливается требуемый минимальный натяг в подшипниках электрошпинделя. Задатчик 27 связан с су1- мируюшдм устройством 28. У передней опоры вала-,, ротора 3 крепится индукционньш датчик 29, связанный с усилителем 30. При этом сигнал с суммирующего устройства 28 поступает на усилитель 31 мош ности, а с него на соленоидные катушки 15 и 16 регулятора натяга. Возникшее в катушках 15 и 16 магнитное поле перемещает якоря Г/ и 21 в осевом направлении к катушкам. При этом одновременно с перемещением якоря 17 перемещается жестко соединенная с ним втулка 18 и с перемещением якоря .1 жестко соединенный с ним поршень 20. В замкнутом объеме рабочая жидкость под действием дна втулки к поршня давит на плунжер 19, который, смещаясь в осевом направлении, воздействует через упругий элемент 10, щарик 9, стакан 8 на наружное кольцо радиально-упорного подпптника 6. При вращении вала-ротора 3 бесконтактный индуктивный датчик 29, установленный у передней опоры вала-ротора., преобразует его перемещения, вызванные вибрацией, а также усилием

З

0

5

резания, в электрический сигнал, который поступает на усилитель 30, с усилителя на суммирующее устройство 28, где к нему добавляется сигнал с задатчика 27 натяга, и с выхода суммирующего устройства на усилитель 31 мощности, с выхода которого поступает на соленоидные катупжи 15 и 16 регулятора натяга. При этом под действием добавочного сигнала увеличивается напряженность магнитного поля. Якоря 17 и 21 и соответственно жестко соединенные с ними втулка 18 и порщень 20 сближаются, рабочая жидкость вытесняет плунжер 19, гсоторый через упругий элемент 10, шарик 9, стакан 8 воздействует на наружнор. кольцо подшипника 6, увеличивая осевой натяг шпинделя. При этом за счет

передачи усилия на плунжер 19 рабочей жидкостью 22, например, ферромагнитной, происходит демпфирование вибраций вала-ротора 3. Применение для передачи усилия на плунжер 19 в качестве рабочей ферромагнитной жид- кости позволяет предотвратить ее утечки.

Таким образом, за счет того, что в создании необходимого осевого натяга принимают участие одновременно два якоря 17 и 21, деформация упругого элемента 10 для создания одинакового с известньм шпинделем осевого натяга происходит в два раза быстрее Это обусловлено тем, что каждый из двух якорей проходит расстояние в два раза меньшее чем то,которое преодолевает якорь регулятора перемещений наружного кольца подшипника задней опоры известного шпинделя, а поскольку перемещение якорей 17 и 21 происходит одновременно и они взаимодействуют друг с другом через рабочую жидкость 22, вызывая перемещение плунжера 19, то это перемещение равно сумме одновременного перемещения якорей 17 и 21 и равно перемещению якоря регулятора перемещений наружного кольца подшипника задней опоры известного шпинделя, которое требуется для создания того же натяга.

Формула изобретения 35

ка

1. Шпиндель металлорежущего стан- , содержащий установленный в корпусе статор, вал-ротор с передней и

5

задней опорами, выполненными из ради- ально-упорных тарикоподшипкиков, внутренние кольца которых жестко установлены на вал-ротор, наружное кольцо подшипника задней опоры установлено с возможностью осевого перемещения , при этом у подшипника передней опоры установлен датчик радиальных перемещений вала-ротора, а у под- лгипника задней опоры установлен регулятор натяга, соединенный с выходом датчика радиальных перемещений через систему управления, включающую последовательно соединенные усилитель, суммирующее устройство и усилитель мощности, отличающийся тем, что, с целью повьщюния точности, регулятор натяга вьтолнен в виде

электромагнита с двумя якорями, расположенными по обе стороны двух соленоидных катушек, заключенных в кольцевой магнитопровод и соединенньж между собой параллельно, причем

якорь,ближа йший к задней опоре шпинделя, жестко связан со втулкой, противоположный якорь - с поршнем, а во втулке с возможностью осевого перемещения установлен плунжер, а с

противоположной стороны - поршень, образованный при этом объем заполнен рабочей жидкостью.

2. 1Чпиндель по п. 1, отличающийся тем, что площадь внутренней части дна втулки за выче- том площади поперечного сечения плунжера равна площади поперечного сечения поршня.

N ь «Ni Nj

t N

Изобретение относится к облас-,. ти станкостроения и предназначено для использования в прецизионных станках. Цель изобретения - повышение точности за счет увеличения быстродействия регулятора натяга. Шпиндель, вал-ротор которого смонтирован на ра- диально-упорных шарикоподшипниках, содержит регулятор перемещений наружного кольца подшипника задней опоры в осевом направлении, который соединен через систему управления с датчиком радиальных перемещений вала-ротора. Регулятор натяга содержит две со- осно расположенные соленоидные катушки, заключенные в магнитопровод, два одинаковых якоря, расположенных по обе стороны магнитопровода и соосно с ним. Ближайший к задней опоре шпин-. деля якорь соединен с втулкой, в которой имеется подвижный в осевом направлении относительно втулки плунжер. Во втулку с противоположной стороны вставлен поршень. Поршень подвижен относительно втулки и плунжера в осевом направлении и соединен с вторым якорем. Замкнутый объем, образованный втулкой, плунжером и поршнем, заполнен рабочей жидкостью, например ферромагнитной. Плунжер через упругий элемент, шарик и стакан взаимодействует с наружным кольцом подшипника задней опоры. Соленоидные катушки (для образования разноименных полюсов на противоположных в осевом направлении концах магнитопровода) соединены между собой параллельно и соединены с выходом датчика радиальных перемещений через систему управления. Сигнал с датчика радиальных перемещений вала-ротора через систему управления поступает на соленоидные катушки. Возникшее в них магнитное поле перемещает якоря в осевом направлении к катупжам. Одновременно с этим перемещаются втулка и поршень. Рабочая жидкость под действием дна втулки и поршня воздействует через плунжер, упругий элемент, шарик и стакан на наружное кольцо подшипника задней опоры. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (О (Л 4; 4 N9 00 СХ)