Шпиндельный узел Советский патент 1977 года по МПК B23B19/02 

(54) ШПИНДЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ

Изобретение может быть использовано в станках, оснащенных системой адаптивного управления. Известны устройства, предназначенные для измерения сил резания в станках с адаптивным управлением при помощи тензодатчиков, установленных на упругом звене шпиндельного узла 1. Однако наличие упругого звена снижает жесткость шпиндельного узла. Известны конструкции шпиндельных узлов, у которых шпиндель установлен в гидростатических подшипниках. С целью измерения реакций к карманам гидростатических опор подшипников подключены датчики давления 2. Величина и направление сиЛь резания определяются по реакциям в гидростатических опорах подшипников. Однако при изменении скорости вращения шпинделя, вследствие гидродинамических явлений и тепловыделения, величина давления масла в гидростатических опорах изменяется. Поэтому точность измерения реакций уменьшается. Цель изобретения - повышение точности измерения в гидростатических опорах. Это достигается тем, что подшипники шпинделя размещены в неврашающейся гильзе, которая установлена в гидростатических опорах, воспринимающих радиальную и осевую составляющие силы резания. Датчики давления подключены к смазочным канавкам (карманам), расположенным на несущих поверхностях гидростатических опор. Давление в смазочной канавке пропорционально реакции, действующей на опору. Таким образом, измерение давлений в смазочных канавках гидростатических опор дает полную информацию о величине силы резания и ее направлении. На фиг. 1 изображен шпиндельный узел с устройством для измерения силы резания, разез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б - Б на фиг. 1. Шпиндель 1 установлен в подшипниках качения 2-7. Все подшипники качения закреплены в гильзе 8. которая установлена в корпусе шпиндельной бабки 9 при помощи радиальных 10-17 и осевых 18, 19 гидростатических опор. Вращению гильзы 8 препятствует щпонка 20. К каждой паре противоположно расположенных гидростатических опор подключен дифференциальный датчик давления, измеряющий разность давлений в этих опорах. К. опорам 10, 12 подключен датчик давления 21, к опорам 11, 13-датчик 22, к опорам 14-16 - датчик 23, к

опорам 15, 17 - датчик 24, к опорам 18, 19 - датчик 25. Невращаюгцаяся гильза установлена в корпусе 26.

При резании возникает усилие резания на режущем Инструменте, закрепленном во вращающемся шпинделе 1. Это усилие через подшипники качения 2-7 передается на гильзу 8 и восприн{ мается радиальными 10-17 и осевыми 18, .19 гидростатическими опорами. Каждому определенному значению и направлению усилия резания однозначно соответствует определенная разность давлений в каждой из пяти пар противогголожно расположенных г-идроста-. тических опор, измеряемая соответствующим дифференциальным датчиком давления. Значения измере1шых разностей давления преобразуются в напряжения которые затем поступают в систему адаптивного управления станком.

Предлагаемая конструкция позволяет производить точное измерение силы резания без использования податливых элементов, снижаю- . тих жесткость шпиндельного узла. Также исключается влияние скорости вращения 1пгтиилеля на точность измерения силы резания.

Формула изобретения

Шпиндельный узел, включающий средство для измерения силы резания, выполненное в виде датчиков давления, подключенных к гидростатическим опорам в корпусе, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет исключения влияния вращения шпинделя на результаты измерения; между шпинделем и корпусом установлена на гидростатических подшипниках невращающаяся гильза, в которой размещены подшипники

шпинделя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

.Экспресс-информация, «Технология и оборудование механосборочного производства, № 15, 1973, с. 8. 20 2. Пагент США № 3675517, кл. 82-2, 1972.

Т

1S

16

в - Б

//

1г

13

Фиг.З