Высокоскоростной шпиндельный узел Советский патент 1993 года по МПК B23B19/02 B24B41/04 

N

Ё

Использование: изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в станках для шлифования и алмазной расточки глубоких отверстий. Сущность изобретения: шпиндель 8 установлен в корпусе 1 на сдвоенных радиально-упорных подшипниках 2,3 и через соединительную муфту 15 связан с приводным валом 16, размещенным также в корпусе 1 на сдвоенных радиально-упорных подшипниках 17,18. В опорах шпинделя 8 определенным образом размещены шарикоподшипники, а именно, оси контакта их тел качения. 2 ил.

/400

Ј ю

VJ

Изобретение относится к машиностроению, в частности к станкостроению, может быть использовано для шлифования и алмазной расточки глубоких отверстий.

Цель-изобретения - повышение виброустойчивости и долговечности шпиндельного узла за счет компенсации веса шпинделя и сохранения работоспособности при установке его с наклоном относительно вертикальной оси.

На фиг.1 изображен общий вид высокоскоростного шпиндельного узла, расположенного передним концом вниз; на фиг,2 - то же, передним концом вверх. Высокоскоростной шпиндельный узел содержит корпус 1, в котором на сдвоенных радиально упорных подшипниках 2 и 3 передней опоры 4, а также на подшипниках 5 задней плавающей опоры 6, связанной с упругим элементом 7, установлен шпиндель 8, на передний конец 9 которого устанавливается обрабатывающий инструмент. Внутренние кольца радиально-упорных подшипников 2 и 3 передней опоры 4 зафиксированы на шпинделе 8, а наружные - в корпусе 1. При этом в передней опоре 4 оси контакта тел качения первой пары радиально-упорных подшипников 2 направлены в сторону переднего конца шпинделя 9, а оси контакта тел качения второй пары радиально-упорных подшипников 3 - в сторону задней опоры 6. Упругий элемент 7 расположен между передней 4 и задней плавающей опорами 6 с упором нижним торцом в кольце 10. Верхний торец упругого элемента 7 связан с наружными кольцами радиально-упорных подшипников 5 задней плавающей опоры 6, оси которых направлены в сторону верхней части шпинделя. Между первой 2 и второй 3 парами радиально-упорных подшипников передней опоры 4 установлены проставоч- ные кольца 11,12. При расположении шпинделя 8 передним концом 9 вниз передняя опора 4 снабжается дополнительным упругим элементом 13 и сдвоенными радиально- упорными подшипниками 14, оси контакта тел качения которых направлены в сторону соединительной муфты 15 приводного вала 16, установленного в корпусе 1 на сдвоенных радиально-упорных подшипниках 17 и 18, На заднем конце приводного вала 16 установлен шкив 19. Аналогичную конструкцию имеет устройство при расположении передним концом шпинделя вверх.

Высокоскоростной шпиндельный узел работает следующим образом.

Вращение шпинделю 8 передается от шкива 19 через приводной вал 16 и соединительную муфту 15. Компенсация веса и

сохранение работоспособности устройства при установке его с наклоном относительно вертикальной оси и, соответственно, высокая долговечность и виброустойчивость

шпиндельного узла обеспечивается за счет выбранного расположения осей контакта .тел качения радиально-упорных подшипников передней 4 и задней плавающей 6 опор шпинделя, величин монтажных предварительных натягов и количества подшипников, жесткости пружины. Условием работоспособности при различных углах наклона устройства является сохранение величины требуемого (оптимального) предварительного натяга, которое может быть записано в виде системы уравнений

Азп , Апр - G лд Мп Мп +МПЗ Aopt -ЛА

Aopt - ДА J Aopt + ДА

пр

N3

где а -угол наклона оси шпинделя относительно вертикали;

G - вес шпинделя;

АПр - сила пружины, связанной с задней плавающей опорой;

Мп - количество подшипников в первой паре передней опоры;

МПэ - количество подшипников во второй паре передней опоры;

Мз - количество подшипников в задней плавающей опоре;

Аоп - сила предварительного монтажного натяга подшипников в передней опоре;

Aopt - требуемая величина предвари- тельного натяга;

ДА - допускаемое отклонение предварительного натяга от требуемой (оптимальной) величины.

При этом знак плюс в первом уравнении соответствует условиям работы подшипников первой пары при расположении шпинделя передним концом вниз и второй парой при расположении шпинделя передним концом вверх. Знак минус соответствует условиям работы подшипников первой пары при расположении шпинделя передним концом вверх и второй пары при расположении шпинделя передним концом вниз.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Высокоскоростной шпиндельный узел, содержащий шпиндель, установленный в корпусе на подшипниках качения в передней опоре, выполненной в виде по меньшей мере двух пар радиально-упорных

подшипников, внутренние кольца которых зафиксированы на шпинделе, а наружные зафиксированы относительно корпуса, и задней плавающей опоре, связанной с упругим элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения виброустойчивости и долговечности шпиндельного узла за счет компенсации веса и сохранения работоспособности при установке его с наклоном относительно вертикальной оси, шпиндельный узел снабжен приводным валом, установленным в корпусе на двух опорах качения, выполненных в виде сдвоенных радиально-упорных подшипников с упругим элементом, расположенным между опорами, а также соединительной муфтой, установленной между передним концом приводного вала и задним концом

шпинделя, при этом в передней опоре шпинделя оси контакта тел качения первой пары подшипников направлены в сторону

переднего шпинделя, а оси контакта тел качения второй пары - в сторону задней опоры, выполненной в виде сдвоенных радиально-упорных подшипников, оси контакта тел качения которых направлены в

сторону верхней части шпинделя.

2. Шпиндельный узел по п.1, от л и ч а ю- щ и и с я тем, что при расположении шпинделя передним концом вниз за передней опорой установлены с возможностью осевого смещения введенные дополнительные упругий элемент и сдвоенные радиально- упорные подшипники, оси контакта тел качения которых направлены в сторону заднего конца шпинделя.