Шпиндель металлорежущего станка Советский патент 1990 года по МПК B24B41/04 

(21)4443972/31-08

(22)20.06.88

(46) 15.08.90. Бкш. № 30

(71)Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР

(72)Н.Т. Минченя, П.А. Удовидчик, С.И. Черных и И.А. Киопиченко

(53)621.923.5(088.8) .

(56)Ящерицын Г.И. и Караим И.П. Скоростные внутрипшифовальные шпиндели на опорах качения. - Наука и техника, 1979, с. 81, рис. 2.1.

(54)ШПИНДЕЛЬ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА

(57)Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в прецизионных станках. Цель изобретения - повышение долговечности шпинделя металлорежущего станка путем рационального распределения упругих осевых натягов в опорах. Шпиндель металлорежущего станка содержит корпус 1, переднюю 4 и заднюю 5 опоры, каждая из которых включает два радиаль- но-упорных шарикоподшипника, вал 3 и средства осевого натяга, выполненные в виде распорных элементов 11 и 17, выполненных в виде набора идентичных цилиндрических колец. На одной торцовой поверхности кольца равномерно расположены по окружности два выступа, на другой торцовой поверхности - два паза, расположенных симметрично между выступами. Распорный элемент 11 передней опоры установлен с ее внутренней стороны, распорный элемент 17 задней опоры установлен между подшипниками этой опоры. Рациональное распределение упругих осевых натягов в передней и задней опорах обеспечивают с учетом конструктивных размеров шпинделя. 5 ил.

i

(Л

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в прецизионных станках. Цель изобретения - повышение долговечности шпинделя металлорежущего станка путем рационального распределения упругих осевых натягов в опорах. Шпиндель металлорежущего станка содержит корпус 1, переднюю 4 и заднюю 5 опоры, каждая из которых включает два радиально-упорных шарикоподшипника, вал 3 и средства осевого натяга, выполненные в виде распорных элементов 11, 17, выполненных в виде набора идентичных цилиндрических колец. На одной торцовой поверхности кольца равномерно расположены по окружности два выступа, на другой торцовой поверхности - два паза, расположенных симметрично между выступами. Распорный элемент 11 передней опоры установлен с ее внутренней стороны, распорный элемент 17 задней опоры установлен между подшипниками этой опоры. Рациональное распределение упругих осевых натягов в передней и задней опорах обеспечивают с учетом конструктивных размеров шпинделя. 5 ил.

22 9 21 1 12 1 6

мае.-туман.

ел

00

ел

N9 00

15

. Жг н ост о

Фиг.1

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано преимущественно в прецизионных станках.

Целью изобретения является повышение точностной долговечности шпинделя.

На фиг. 1 показан шпиндель металлорежущего станка, общий вид; на фиг. 2 - распорный элемент, вид в сборе; на фиг. 3 - цилиндрическое кольцо; на фиг. 4 - фиксатор распорного элемента; на фиг. 5 - расчетная схема шпинделя.

Шпиндель металлорежущего станка содержит корпус 1 (фиг. 1), в котором закреплена обмотка статора 2, вал-ротор 3, закрепленные на валу 3 радиально-упорные шарикоподшипники 4 и 5, внутренние кольца 6 шарикоподшипников передней опоры закреплены на валу с помощью гайки 7 и промежуточного кольца 8, а наружные установлены в крышке 9 и закреплены в ней с помощью гайки 10, распорного элемента 11 и фланца 12. Установка подшипников 4 в передней опоре по схеме спина к спине позволяет опо- ре воспринимать осевые нагрузки- обеих направлений. Внутренние кольца 13 шарикоподшипников 5 задней опоры закреплены на валу 3 с помощью гайки 14 и промежуточного кольца 15„ Наружные кольца этих шарикоподшипников установлены в крышке 16 и в осевом напра- влении выполнены плавающими. Для создания предварительного осевого натяга в подшипниках 5 задней опоры . между их наружными кольцами установлен распорный элемент 17. Распорные элементы 11 и 17 выполнены в виде набора идентичных цилиндрических колец

18(фиг. 2), на одной из торцовых поверхностей которых равномерно расположены по окружности два выступа 199 на другой торцовой -поверхности - два паза 20 (фиг. 3), расположенных симметрично между выступами 19. Пазы

20 служат для фиксации колец 18 одно относительно другого. Высота выступов

19больше глубины пазов 20 на величину, превышающую максимальную упругую деформацию цилиндрического кольца 18 после его установки в распорных элементах 11 и 17. Для стопорения рас- порных элементов 11 и 17 в крышках 9

и 16 служат два фиксатора 21 (фиг. 4) установленные в пазах 22. Смазка под

10

55

51284

шипников 4 и 5 осуществляется мае- ляным туманом, подаваемым через штуцер 23, жестко зафиксированный в крышке 24, а охлаждение корпуса 1 осуществляется жидкостью, подаваемой через штуцер 25. Для стопорения гайки 10 в крышке 9 служит фиксатор 26. На фиг. 5 представлена расчетная схема шпинделя металлорежущего станка, где 1 - расстояние между опорами 4 и 5 (пролет), м; а - выпет шпинделя,

м;

Р - сила резания, Н; Rn, R3 - реакции в опорах, Н.

в - Р(а+1) RnГ

R - й

R3- Г

Так как величина износа опор пропорциональна их нагруженное™, то усилия предварительного осевого натяга должны быть связаны соотношением:

Fn

F3

а+1 а

0

5

0

0

5

0

FIJ

F3

о Срэ

f3 Срэ,

н;

н;

где fл и f з - натяги в передней и

задней опорах соответ- ственйо, м;

С рз - осевая жесткость распорного элемента, Н/м.

Отсюда

f л а+1

f; - Шпиндель металлорежущего станка работает следующим образом.

В процессе подготовки шпинделя к работе с помощью гайки 14 и колеса 15 устанавливают необходимую величину предварительного осевого натяга в подшипниках 5 задней опоры, при этом упомянутая величина натяга равна разности длин распорного элемента 17 в собранном недеформированном состоянии и колеса 15. После этого с учетом конструктивных параметров электро- шпинделя (а и 1) определяют величину предварительного осевого натяга подшипников 4 передней опоры.

f - f a+l fn - VT

После этого, ввинчивая гайку 10 в крышку 9, устанавливают осевой натяг

Формула изобретения

Шпиндель металлорежущего станка, содержащий корпус, переднюю и заднюю опоры, включающие по меньшей мере по два радиально-упорных шарикоподшипника, вал и средства осевого натяга, выполненные в виде распорных элементсш, отличающий- с я тем, что, с целью повышения дол18

20

f. . 5г

5

где fft и f3 - натяги в передней .и зад- задней опорах соответ- - ственно;

расстояние между опорами шпинделями, м; расстояние от торца шпинделя до передней опоры, м.

1 а Г9

Фиг. 2

18

,,-в

ФигЗ

ФигМ

Фиг.5