Способ повышения точности шпиндельного узла и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК B23B25/06 

(54) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ

ШПИНДЕЛЬНОГО УЗЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к металлообработке и может быть использова(о для прецизионной обработки отвер :тий с подрезкой соосных с ними тор цов преимущественно на алмазно-расточных станках. Известны способы повышения точности шпиндельного узла, при которых управляют усилием предварительного натяга в опорах шпинделя за счет приложения в процессе обработки к шпиндельному узлу внешней осевой силы. Известны устройства для повышения точности шпиндельного узла, содержащие силовой орган, выполненн в виде установленной вне шпинделя к соосно с ним пружины сжатия, один конец которой связан с.нагружающим устройством, управляемьм при помощи датчика конт|золя рабочего усилия 1 Недостатком чзвеьтных-способов и устройств является то, что они об печивают повышение точности шпиндел ных узлов только при шлифовальных работах. Целью изобрете ния является снижение износа опор при обработке отверстий с подрезкой соосных с ними торцов методом осевой подачи. Для этого в предложенном способе внешнюю осевую силу, равную по величине и направленную противоположно осевой силе резания, прикладывают в процессе подрезки торцов непосредственно к шпинделю. В предложенном устройстве второй конец пружины сжатия связан со шпинделем, а датчик контроля рабочего усилия встроен в опору шпинделя, воспринимающую осевую нагрузку. С целью регулирования усилия, ра.эвиваемого пружиной сжатия, нагружаюluee устройство выполнено в виде гидроцилиндра, который смонтирован на корпусе шпиндельного узла с возможностью установочного перемещения вдоль оси шпинделя.,, На чертеже изображено устройство для осуществления способа повышения точности шпиндельного узла. Устройство содержит шпиндель 1, смонтированный в корпусе 2 шпиндельного узла на двух опорах, каждая из которых содержит два радиальноупорных подшипника 3 и две распорньае втулки: наружную 4 и внутр1еннюю 5. Наружные кольца подшипников передней опоры замкнуты между упорным торцом корпуса 2, и крышкой б, благодар передняя воспринимает радиальные и осевые нагрузки. Задняя опора воспринимает только радиальные нагрузки. Внутренние кольца подшипников 3 обеих опор стягиваются на шпинделе 1 при помощи промежуточной втулки 7 и гайки 8, При этом благодаря тому, что наружные распорные втулки 4 шире внутренних втулок 5 на определенную величину, в подшипниках 3 обеих опор шпинделя создается предварительный натяг, величина которого обеспечивает оптимальные условия работы шпиндельного узла при растачивании отверстий.

СОосно со шпинделем установлено нагружающее устройство - гидроцилиндр 9, закрепленный на корпусе 2 шпиндельного узла при помощи кронштейна 10. Шток 11 гидроцилйндра воздействует на силовой органу выполненный в виде пружины сжатия 12, установленной во фланце гидроцилиндра и взаимодействующей со шпинделем через палец 13 и упорный подшипник 14. . , .... .

Р,абочая полость гидроцилиндра 9 под ключена к гидросистеме через распределитель 15, золотник которого связан с электромагнитом 16.

В наружную распорную втулку 4 передней опоры шпинделя 1 встроен датчик контроля рабочего усилия тензодатчик 17, управляющий через преобразующий блок 18 распределителем 15.

На шпинделе 1 закреплена борштанг 19 с резцом 20, предназначенным для раёт ачйвания отверстия и под рёзки соОсного с ним торца в детали 21. На хвостовике шпинделя закреплен шкив: 22, связанный посредством клиноременной передачи с приводом вращения шпинделя (на чертеже не показан).

Устройство работает следующим образом..

В njpouecce растачивания отверстия в детали 21 резцом 20 осевая сосТавлйющая силы резания незначительна и наружная распорная втулка 4 передней опоры шпинделя 1 испытывает некоторую деформацию под действием усили предварительного натяга в опоре. При этом электромагнит 16 распределителя 15 обесточен, золотник распределите ля аЗсбДйТсЯ в правом положении и рабоча1Г полость гидроцилиндра 9 соединена со сливом. Шток 11 гйдроцилиндра находится в крайнем левом полож ейии и шпиндель 1 разгружен от усилия пружины 12.

При врезании резца 20 в торец детали 21 осевая сила резания и,соответственно, осевая нагрузка на переднюю опору шпинделя возрастают, вследствие чего увеличивается деформация втулки 4. По достижении осевой нагрузкой заданной величины в преобразующий блок 18 поступает сооветствующий сигнал от тЪнзодатчика 17. Электросхема обеспечивает включение электромагнита 16, при этом золотник распределителя 15 перемещается влево и соединяет рабочую поло гидроцилиндра 9 с магистралью давления. Шток 11 перемещается в крайнее правое положение и сжимает пружину 12, которая через палец 13 и упорный подшипник 14 передает шпинделю 1 осевую нагрузку, равную по величине и направленную противоположно осевой силе резания, действующей ца шпиндель при подрезке торца в детали 21. Благодаря этому подшипники 3 передней опоры шпинделя разгружаются от осевой силы резания, и действующая на них в процессе подрезки торца осевая нагрузка, так же, как и при растачивании, остается равной усилию предварительного натяга.

Окончание подрезки торца методом осевой подачи на алмазно-расточных станках, как правило, контролируется специальным реле времени (на чертеже не показано), которое дает команду на отвод шпиндельного узла от обрабатываемой детали. Эта же команда поступает в блок 18 устройства и обеспечивает отключение электромагнита 16 распределителя 15.

Золотник распределителя под действием своей пружины перемещается вправо, рабочая полость гидроцилиндра 9 соединяется со сливом, пружина 12 йеремещдет шток гидроцилиндра влево, и шпиндель 1 разгружается от внешнего усилия.

ТйДроцилиндр 9 может быть связан с кронштейном 10, например, с помощью напрагвЛяющих типа ласточкина хвоста (на чертеже не показаны), что позволяет регулировать рабочее уси.лие пружины 12 установочным перемещением гидроцилиндра вдоль оси шпинделя.

Использование предлагаемых способа и устройства для повышения эксплуатационной точности шпиндельного узла позволит обеспечить оптимальные условия работы узла как при растачивании, так и при подрезке торцов методом осевой подачи, благодаря чему .уменьшается износ шпиндельны ПОДШИПНИКОВ, увеличивается долговечность узла и, соответственно, межремонтный период.

Формула );13обретения

1. Способ поеашения точности шпиндельного узла, прикотором управляют усилием предварительного натяга в опорах шпинделя за счет приложения в процессе обработки к шпинде ному узлу йнешней осевой силы, о т личающийся тем, что, с целью снижения износа опор при обработке отверстий с подрезкой соосных с ними торцов методом Осевой по дачи, внешнюю осевую силу, равную по величине и направленную противоположно осевой силе резания, прикладывают в процессе подрезки торцов непосредственно к шпинделю. 2 . Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее силовой орган, выполненный в виде установленной вне шпинделя и соосно. с ним пружины сжатия, один конец которой связан с нагружающим устройством, управляемым при помощи датчика контроля рабочего усилия, о т л и чающеес я тем, что второй конец пружины сжатия связан со шпинделем, а датчик контроля рабочего усилия встроен в опору шпинделя, воспринимающую осевую нагрузку. 3. Устройство по п. 2, о т л ичающеес я тем, что, с целью регулирования усилия, развиваемого пружиной сжатия, нагружающее устройство выполнено в виде гидроцилиндра, который смонтирован на корпусе шпиндельного узла с возможностью установочного перемещения вдоль оси шпинделя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке 2044151/08, кл. В 23 Q 5/20, 1974.