Комбинированный привод шпинделя Советский патент 1980 года по МПК B23Q5/02 

Изобретение относится к станкостроению, а более конкретно к приводам шпин делей металлорежущих высокоточных ста ков, например, токарных, гце требуется в процессе финишной обработки свести к минимуму влияние элементов привода на качество обработки. Известны комбинированные приводы металлорежущих станков, содержащие силовой электрический двигатель и двигатель малой мощности l Недостатками таких приводов являются сложность их конструкции, большие размеры и низкая точность обработки. Целью изобретения является повышени качества обработки, упрощение конструкции и обеспечение компактности шпиндельного узла. Эта цель достигается тем, что оба д 1гателя выполнены бесконтактньми и их роторы расположены непосрецствен- но на шпинделе вцрль его оси, причем двигатель малой мощлости выполнен электр ческим и его статор распсхпожен в корпу шпиндельного узла концентрично шпинделю, а ротор двигателя малой мощности вь попнен в вице реактивной турбины, например, газовой. Другим вариантом осуществления двигателя малой мощности является выполнение его ротора в вице активной турб1шы вязкого трения, образованной шейкой шпинделя, взаимодействующей с потоком текучей среды, исходящим по меньшей мере из одного сопла, размещенного на корпусе шпиндельного узла. Для управления скоростью и направлением вращения шпинделя при выполнении финишных операций целесообразно турбтщу выполнить с соплами, тангенциально направленными в противополохсные стороны. На фиг. 1 изображен комбинированный привод шпинделя, состоящий из двух электрических двигателей, разрез по оси щпинделя}на фиг. 3. - комбинированный привод шпинделя, состоящий из электрического силового овигателя и цвигателя малой мощности с ротором-реактивной турбиной, рг1зрез по оси П1пинцеля; на фиг. 3 - реактивыпя Typ6iran с соплам,и, тангеиципльно оононаправленными (сочение Л-Л на фиг. 2);на фиг. 4 реактивная турбина с соплами, тангенциально разнонаправленными (сечение А-А на фиг. 2) фиг. 5 - комбинированный привод шпинделя, состоящий из электрического силового двигателя и асигателя малой мощности с ротором, вы полненного в вице активной турбины вязкого трения, разрез по оси шпинаеля;на фиг. G - активная турбина с соплами (виц Б на фиг. 5). Комбинированный привод шпинделя пре цизионного металлорежущего станка состоит из двух бесконтактных авигателей: электрического силового и двигателя малой мощности. Роторы двигателей расположены непосредственно на шпинделе 1 вдоль оси (см. ф1Г. 1,2,5), который смо тирова} на аэростатических опорах в шп дельном блоке 2, закрепленном на корпу се 3. Радиальные опоры образованы цилимдрическим участком шпинделя 1 и центральнт 1м отверстием шпиндельного блока 2, а упорные - торцами шпиндельного блока 2 и фланцев .4 и 5 шпинделя 1. Сжатый воздух к опорам от источники 6 давления подводится посредством магистрали 7, а утечки отводятся магистралью 8. Обмотка статора 9 силового электродвигателя размещена во фланце 10, .закрепленном на корпусе 3, а его ротор выполнен на шейке 11 шпинделя 1 Двигатель малой мощности может бы выполнен электрическим (см. фиг. 1). При этом его статор 12 с обмоткой раз мещается концентрично шпинделю 1 в крышке 13, закрепленной на фланце 10, а ротор выполняется на шейке 14 шпинделя 1. Роторы обоих авигателей могут быть выполнены как с обмотками, так и без них. . Ротор двигателя малой мощности может быть также выполнен в виде реактивной турбины (газовой или жидкостной). Эта турбина может быть образова на во фланце 5 шпинделя 1 (см. фиг. 2 для чего в нем выполняются сопла 15 и 16. Текучая среда подводится к ним от источника 17 давления через управляющее устройство 18, кольцевые канав ки 19 и каналы 2О к 21, Для отвода утечек предусмотрены канавки 22. Ротор реактивной турбины может быть выполнен с соплами 15 и 16, тангенциаль но направленными в одну сторону (см. фиг. 3), а для получения возможности вращения шпинделя 1 в обе стороны и управления скоростью вращения он может быть снабжен допоп}1ительными соплами 23 к 24 (см. фиг. 4), тангенциально направленными в противоположную соплам 15 и 16 сторону. Сопла 23 и 24посредством допо;1нительных каналов 25и 26, не сообщающихся с каналами 2О и 21, подключены к управляющему устройству 18. Кроме того, ротор двигателя малой мощности может быть выполнен в виде активной турбины вязкого трения, образованной шейкой шпинделя 1, например наружной цилиндрической поверхностью фланца 4 (см. фиг. 5 и 6), на которую воздействуют струи текучей среды, выходящие из сопел 27-ЗО в которые она подается от источника 31 давления через управл}пощее устройство 32 по .магистралям 33-36. Комбинированный привод работает следующим образом. Включает силовой электродвигатель,, посредством которого за короткое время разгоняют шпиндель 1 до требуемого числа оборотов и, если это необходимо, производят предварительную обработку. Затем силовой электродвигатель отключают и привыполнении чистовой обработки вращения шпинделя с заданной Скрростью поддерживают за счет крутящего момента двигателя малой мощности: электрического (см. фиг. I) или турбинного (см, фиг. 2-6). В случае,- когда двигатель малой мощности выполнен электрическим (см. 4«r. 1) управление им (например, для изменения скорости вращения шпт1деля) осуществляется известными средствами. Для приведения во вращение реактивной турбины (см. фиг. 2,3)текучую среду, например воздух от источника 17 давления при включенном управляющем устройстве 18 подают в канавки 19, от которых она через радиальный зазор между шпинделем 1 и отверстием шпиндельного блока 2 попадает в каналы 2О и 21 и, вытекая из сопел 15 и 16, поддерживает вращение шпинделя 1. При этом утечки из шпиндельного зазора отводятся через канавки 22, соединенные со сливной магистралью (атмосферой). Регулирование скорости, а также измене ние направления вращения щпгаделя(в случае использования турбины, изображеннойна фиг. 4) осуществляется при помоци управляющего устройства 18.

577

Когда ротор двигателя малой моишости выполнен в вице активной турбины вязкого трения, функции которой вьшопняет цилиндрическая шейка фланца 4 шпотцеля 1, текучая среда, например воздух, от .источника 31 давления через управля щее устройство 32 подается по магистралям 34 и 36 к соплам 28 и 30, либо по магистралям 33 и 35 к соплам 27 и 29, вытекая из которых, текучая среда взаимодействует с микронеровностями шейки фланца шпта дел я, поддерживая его вращение с заданной скоростью, устанавливаемой управляющим устройством 32, посредством которого осуществляется также переключение сопел при изменении направления вращения шпинделя.

Для быстрого останова шпинделя 1 по окончании чистовой обработки вновь включают обмотку статора 9 силового электродвигателя, посредством которого осуществляют торможение.

Формула изобретения

1. Комбинированный привод шпинделя прецизионного металлорежущего станка, содержащий силовой электрический двигатель и двигатель малой мощности отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработки, упрсшения конструкции и обеспечения

386

компш-стности шпиндельного узла, оба цвигателя выполнен. бсскоитакт)1ыми и та роторы расположены иепосрепстпо 1НО на шпшгделе вдоль его оси. 52. Привод по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что двигатель малой мощности выпапнен электрическим и его статор расположен в корпусе шпш1дельного узла концентрично шпшщелю..

3.Привод по п. I, о т л и ч а ю0щ и и с я тем, что ротор двигателя мштой мгацности выполнен в виде реактивной турбины, например, газовой.

4.Привод по п. 1, о т л. и ч а ю щ и и с я тем, что ротор двигателя

15

малой мощности выполнен в виде активной турбины вязкого трения, образованной шейкой шпинделя, взаимодействующей с-, потоком текучей среды, исходящим по 20 меньшей мере из одного сопла, размещенного на корпусе шпиндельного узла.

5.Привод по пп. 1,3,4, о т л и чающийся тем, /гго, с целью управления скоростью и направлением

вращения шшшделп при выпотнении фи25нишных операций, турбина выполнена с соплами, тш1генциально направленными в противоположные стороны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

30 1. Авторское свидетельство СССР К 631261, кл. В 23 В 1/ОС, 1976.

«

игЛ