Стенд для испытания электрошпинделей Советский патент 1980 года по МПК G01M13/04 B23Q15/00 

(54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРОШПЙЙДЕЛЕИ

Изобретение относится к машино.строению, а именно к испытательным машинам и приборам, и может быть использовано преимущественно в станкостроительной и подшипниковой промышленности для контроля качества изготовления и сборки прецизионных высокоскоростных электрошпинделей,, , Известен стенд для испытания под шипниковых узлов,содержащий станину, рабочий вал для установки испыт ваемых подшипниковых узлов, привод вращения и нагружающее устройство Известный стенд позволяет испытывать подшипниковые узлы при раз-, личных нагрузках и частотах вращения, однако он не может быть испол зован для испытания подшипниковых узлов, установленных непосредственно в рабочем устройстве, например электрошпинделе, . Известен также стенд для испытания электрошпинделей, содержащий станину, узел для установки и закрепления злектрошпинделя, генератор напряжения с приводнь1М электро-двигателем и преобразователь вибрации, взаимодействующий с аттестован ным , элементом 2. Однако известный стенд не позволяет с достаточной точностью оценивать качество изготовления и сборки, т.е. жесткость опор электрошпинделя, так как он не может нагружать испытываемый электрошпиндель в процессе испытания радиальной нагрузкой и оценивать вызванное ею с щение валаротора, которые имеют место вэксплуатации, например, при врезании шлифовального круга. Кроме того, оценка точности вращения опор электрошпинДеля. по колебаниям цилиндрической оправки неизбежно связана с погрешностями изготовления и установки самой оправки. Целью изобретения является повышение точности контроля жесткости, т. е. качества изготовления и прецизионных высокоскоростных электрошпинделей, которое оказывает влияние как на долговечность .самого электрошпинделя и инструмента/ так и на качество, обрабатываемых поверхностей . Это достигаетсятем/ что предлагаемый стенд снабжен нагт узочным устройством, выполненным в виде катушки индуктивности, связанной с измерителем усилия и лиска ид ферромагнитого диэлектрика, жестко закрепленого через эк{)анирующую втулку на алу-роторе электрошпинделя, а аттетованный элемент выполнен в виде арика: с возможностью базирования го на аттестованной технологической аске вала-ротора электрошпинделя и акрепленного с помощью торсиона и ентрирующегося стакана.

На фиг. 1 изображен предлагаемый стенд; на фиг. 2 - нагружающее и измерительное устройство; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2 и схема соединений индуктивных датчиков .

Стенд для испытания электрошпинделей содержит станину 1, узел 2 для установки и закрепления электрошпинделя 3, генератор 4 напряжения повышенной частоты с приводным электродвигателем 5, систему смазки б и систему охлаждения 7, наполненную 1,5%-ным содовым раствором.

Преобразователи вибрации - бесконтактные индуктивные датчики 8 установлены,во втулке 9 из неферромагнитного металла, имеющей магнитный экран 10, и охватывают ферромагнитный шарик 11 с аттестованной сферической поверхностью. Шарик 11 центрируется по базовой технологической фаске центрового отверстия: вала-ротора 12 -электрошпинделя Т и закреплен при помощи торсиона 13, самоцентрирующегося стакана 14 и пробки 15. Втулка 9 с индуктивны1йи бесконтактными датчиками 8 закреплена на координатном столике 16, установленном на станине 1. Диаметраль но противоположно. расположенные датчики 8 соединены дифференциально (см. фиг. 3) и подключены к усилителю 17 и регистрирующему прибору 18.

Диск 19 из ферромагнитного диэлектрика жестко закреплен через экранирующую втулку 20, выполненную И.З бронзы, на валу 12 при помощи гайки 21 и. винта 22. Втулка 20 имеет Магнитный стальной экран 23. Узел нагружения выполнен в виде симметрично охватывающей часть диска 19 катушк и индуктивности 24, связанной со станиной 1 через упругий элемент 25, имеюший бесконтактньлй индуктивный датчик 26 его деформации, при этом катушка индуктивности 24 соединена с источником 27 регулируемых по длительности и величине электрических импульсов noiSTOHHHoro тока. Обмотка катушки индуктивности 24 выполнена из труб 28, по которым протекает охлаждающая жидкость из системы охлаждения 29. Индуктивный датчик 2€ имеет магнитный экран 30 и соединен с усилителем 31 и регист.рирующим прибором 32.

Стенд работает следующим образом При вращении вала-ротора 12 с номинальной частотой вращения, котора обеспечивается генератором 4, на катушку индуктивности 24 источником 27 подается П-образный импульс постоянного тока. В результате чего ме ду катушкой индуктивности 24 и диском 19 возникает электромагнитно взаимодействие, т. е. на диск 19 водействует импульс силы. Под действием импульса силы, приложенного к валу-ротору 12, в результате упруготи опор электрошпинделя 3, наличия гидродинамической масляной пленки в опорах, а также монтажных зазоров нарушается точность вращения валаротора 12 в опорах электрошпинделя 3, возникает затухающий колебательный процесс, который измеряется датчиками 8 и регистрируется прибором 18.

Импульс силы, воздействующий на диск 19, имитирует ударные воздействия на режущий инструмент, которые возникают при нормальной эксплуатации электрошпинделя, например при врезании шлифовального круг По параметрам переходного колебательного процесса вала-ротора 12, вызванного возмущающим воздействием, судят о качестве изготовления и сборки электрошпинделя, а следовательно, и о его точностной долговечности. Усилие взаимодействия между катушкой индуктивности 24 и дком 19 измеряется по деформации упругого элемента 25 индуктивным датчиком 26 и регистрируется прибором 32.

С целью повышения резонансной частоты нагружателя катушка 24 выполнена без сердечника и имеет небольшое число витков, диск 19 выполнен из ферромагнитного диэлектрика, а упругий элемент 25 имеет большую жесткость.

Базовой поверхностью для измерения точности вращения опор электрошпинделя 3 является аттестованная сферическая поверхность шарика 11, центрирующегося по базовой технологической фаске вала-ротора 12 и закрепленного упругим торсионом 13 через стакан 14, что позволяет исключить погрешности, связанные с Неточностью формы :И монтажа базовой поверхности для измерения.

Для устранения влияния магнитног поля катушки индуктивности 24 на ра боту индуктивных датчиков 8 и 26 предусмотрены ферромагнитные экраны 10, 23 и 30, а также магнитные сопротивления втулок 9 и 20, выполненных из бронзы.

Формула изобретения

Стенд для испытания электрошпинделей, содержащий станину, узел для

установки и закрепления электрошпинделя, генератор напряжения с приводным электродвигателем и преобразователь вибрации; взаимодействующий с аттестованным элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля жесткости, он снабжен нагрузочным устройством, выполненным в виде катушки индуктивности, связанной с измерителем усилия и диска из ферромагнитного диэлектрика, жестко закрепленного через экранирующую втулку на

валу-ротсэре электрошпинделя, а аттестованный элемент выполнен в виде шарика с возможностью базирования erq на аттестованной технологической фаске вала-ротора электрошпинделя и закрепленного с .помощью торсионайце нт рйруюш;ег6ся стакана.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

Фut.3 .