Устройство для имитации сил резания на шпинделе металлорежущего станка Советский патент 1979 года по МПК G01M15/00 

Предлагаемое устройство является переносным. Оно имеет основание 1, которое предназначено для фиксации и закрепления устройства на столе 2 металлорежуще го станка (в качестве примера приведен горизонтально-расточный станок), подвижно смонтированного на станине 3.

На станине жестко закреплена стойка 4 с шпиндельной бабкой 5, имеющей выдвижной рабочий шпиндель 6.

Механизм нагружения радиальной силой имеет неподвижный корпус 7, жестко закрепленный на основании 1. В корпусе на двух радиальных подшипниках 8 качения смонтирована полая втулка 9, скрепленная с планшайбой 10.

В планшайбе 10 с эксцентриситетом е относительно оси враш,ения втулки 9 (и планшайбы 10) выполнена расточка, в которой расположено поворотное кольцо 11, имеюш,ее по периферии зубчатую червячную нарезку и сцепленное с червяком 12, размеш,енным в соответствуюш;ей расточке в планшайбе 10.

Червяк смонтирован на подшипниках 13, закрепленных с внешней стороны заглушками 14 и штифтами 15. Червяк имеет приводной вал 16 с лысками под ключ.

Червячная пара (колесо И и червяк 12) выбрана такой, чтобы было обеспечено самоторможение.

В поворотном кольце 11 (червячном колесе) выполнена эксцентричная расточка с эксцентриситетом е, в которой размеш,ен сферический подшипник 17 с расположенным во внутреннем его кольце валом 18, имеющим конический хвостовик 19 и расточку 20 для размещения переднего вала 21 с вилкой для соединения с одним из шарниров Гука.

Вал 18 в радиальном сферическом подшипнике 17 зафиксирован упругим кольцом 22.

Двойной шарнир Гука содержит два шарнира Гука 23 и 24, соединенные между собой промежуточным валом 25, имеющим на концах соответствующие вилки.

Шарнир Гука 24 соединен с вспомогательным валом 26, установленным в подшипниках 27, которые расположены в крышке 28, жестко прикрепленной к корпусу 7.

Ось вращения вала 26 совмещена с осью вращения полой втулки 9. На вспомогательном валу 26 выполнен ведущий зубчатый венец 29, сцепленный с сателлитом 30, который сцеплен с неподвижным внутренним зубчатым венцом 31, нарезанным в корпусе 7.

Сателлит 30 установлен в пазу утолщенной части полой втулки 9, а его ось 32 жестко закреплена (запрессована) в соответствующей расточке втулки 9.

Вспомогательный вал 26 имеет выведенный наружу конец 33, на котором имеется

шпоночный паз. Этим концом вспомогательный вал может быть соединен с механизмом 34 нагружения по моменту, который представляет из себя тормоз с тарированным моментом и дает возможность одновременно с подшипниками обкатывать зубчатые колеса коробки скоростей станка. Поворотное кольцо 11 закрыто крышкой 35, прикрепленной к планшайбе винхами 36.

Во внутреннем отверстии крышки 35 нанесена метка начала отсчета, а на поворотном кольце 11 - деления в мм, показывающие радиальное смещение оси вала

18 от оси вращения планшайбы 10 (полой втулки 9) в зависимости от угла поворота кольца 11.

Работает устройство следующим образом.

На столе 2 устройство устанавливается таким образом, чтобы в соединении с валом 18 шпиндель 6 был выдвинут на расчетную величину, например 200 мм. При сочленении шпинделя 6 станка с

хвостовиком 19 присоединительного вала 18 поворотное кольцо И предварительно устанавливается на нулевую отметку, при этом хвостовик 19 не должен иметь радиального биения при вращении планшайбы

от руки, т. е. совмещаются оси вращения планшайбы 10 и хвостовика 19 вала 18. Ось вращения планшайбы 10 совмещается с осью вращения шпинделя 6 за счет перемещений деталей станка (стола или

шпиндельной бабки - это зависит от конструкции).

После этого соединяются хвостовик 19 и шпиндель 6 станка. Затем вращается червяк 12 через приводной вал и поворачивается поворотное кольцо 11. При этом ось вала 18 и конец шпинделя 6 начинают смешаться от оси вращения планшайбы 10. Величина необходимых смещений устанавливается предварительным расчетом согласно уравнениям сопромата. Для каждого типа станка в зависимости от требуемой силы диаметра шпинделя и его расчетного вылета величина упругого смещения будет разная.

После установки необходимого упругого смещения шпинделя 6, определяющего величину радиальной нагрузки на шпиндельные подшипники как реакции от упругого изгиба шпинделя, включают вращение

шпинделя.

Установка вала 18 в радиальном сферическом подшипнике 17 исключает появление кромочных давлений при изгибе конца шпинделя 6. Двойной шарнир Гука дает

возможность сохранить кинематическую связь вспомогательного вала 26 с валом 18 несмотря на его смещения и разворот первоначальной оси. Шпиндель 6 передает вращение на вал 18, затем на планшайбу 10

через передний вал 21, шарнир Гука 23,

промежуточный вал 25, шарнир Гука 24, вспомогательный вал 26, венец 29, сателлит 30, ось 32 сателлита и полую втулку 9.

Сателлит 30, обкатываясь по внутреннему венцу 31, имеет всегда угловую скорость своей оси 32 (в переносном движении) меньше, чем угловая скорость враш,ения венца 29 (вспомогательного вала 26).

Таким образом, угловая скорость полой втулки 9 (и планшайбы 10) будет всегда меньше угловой скорости шпинделя 6, так как при передаче враш,ения в шарнирах Гука угловая скорость не меняется. Это является принципиальной отличительной чертой предлагаемого устройства, позволяющего менять направление радиальной силы относительно неподвижных колец шпиндельных подшипников, так как смеш,енный со своей оси конец шпинделя вращается вместе с планшайбой со скоростью меньшей, чем скорость враш,ения шпинделя вокруг собственной оси.

Во время обкатки включается также механизм 34 нагружения по моменту, и одновременно с шпиндельными подшипниками производится обкатка зубчатых колес коробки скоростей станка.

Формула изобретения

1. Устройство для имитации сил резания на шпинделе металлорежущего станка, содержащее механизм нагружения радиальной силой, отличающееся тем, что, с целью достижения одновременной обкатки

всей поверхности внутренних и наружных беговых дорожек шпиндельных подшипников, механизм нагружения радиальной силой выполнен в виде закрепленного на столе станка корпз-са, в котором размещена планшайба с установленным в ней с возможностью радиального смещения валом, соединенным с шпинделем станка и кинематически связанным с планшайбой, причем передаточное отношение указанной кинематической связи не равно единице.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что планшайба закреплена на зстановленной в расточке корпзса с возможностью вращения полой втулке.

3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что кинематическая связь вала с планшайбой выполнена в виде двойного шарнирна Гука, соединяющего вал со смонтированным на подшипниках в корпусе вспомогательным валом, на котором выполнен ведущий зубчатый венец, сцепленный с неподвижным солнечным венцом корпуса через сателлит, имеющий ось, закрепленную в полой втулке.

4.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в планшайбе выполнена эксцентричная расточка, в которой расположено кольцо с эксцентричной расточкой для сферического подшипника с размещенным внутри него валом, причем планшайба и кольцо кинематически связаны между собой самотормозящей передачей, например червячной.

3f

fж