Шпиндельный узел Советский патент 1981 года по МПК B24B41/04 

I

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в зубошлифовальных и шлицешлнфовальпых станках.

Известны шпиндельные узлы, в которых режущий инструмент вращается от гидромотора, одновременно выполняющего функции радиального подшипника, причем статор гидромотора выполнен в виде центрального винта с расположенными в нем полостями подвода и слива рабочей жидкости и находящегося в постоянном каналовом зацеплении с уплотняющими винтами. Эти уплотняющие винты размещены в цилиндрических гнездах ротора гидромотора 1.

Жесткость радиальных опор в этих шпиндельных узлах зависит от механической жесткости рабочих поверхностей каналового зацепления, а также от гидродинамической жесткости масляного клина, образованного между перемещающимися одна относительно другой поверхностями в каналовом зацеплении, а также между цилиндрическими поверхностями уплотняющих винтов и гнезд ротора.

При этом механическая жесткость во многом зависит от степени нагрул енности рабочих поверхностей в каналовом зацеплении при действии внещних сил (крутящего момента и сил резания и не зависит от

действия между ротором и статором гидромотора внутренних радиальных гидростатических сил, так как эти силы в известной конструкции всегда полностью уравновешены при любой внешней нагрузке.

Наличие в каналовом зацеплении рабочих поверхностей, выполненных в виде острых винтовых кромок, которые расположены на уплотняюших винтах с вогнутым профилем зубьев, приводит при снижении внешней нагрузки на ротор к механической жесткости в каналовом зацеплении, а следовательно, и к снижению жесткости радиальной опоры в целом.

15 Это является недостатком известной конструкции шпиндельного узла, снижающего производительность обработки.

Предлагаемый шпиндельный узел лишен указанного недостатка. В нем жесткость

20 радиальной опоры повышена за счет создания предварительного натяга в каналовом зацеплении, образованного в результате действия меледу ротором и статором неуравновешенной внутренней радиальной

25 гидростатической силы путем ассиметричного относительно оси вращения ротора размещения на наружной поверхности центрального винта карманов, соединенных каналами со сливом через промежуточный

30 дроссель.

На фиг. 1 показан общий вид шпиндельного узла, разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

В корпусе 1 закреплены фланец 2 и съемный фланец 3, в которых неподвижно закрепляется статор 4, выполненный в виде центрального винта. Ротор 5 имеет цилиндрические гнезда 6 и 7. Гнездо 6 охватывает винт-статор 4, а в гнездах 7 размещены уплотняющие винты 8, находящиеся в постоянном каналовом зацеплении с винтом-статором 4. По обоим торцам ротора 5 закреплены фланцы 9 и 10.

В фланце 2 размещено отверстие 11 для подвода рабочей жидкости в напорную полость 12. Из сливной полости 13 отвод жидкости осуществляется по отверстию 14 фланца 3. На наружной винтовой поверхности винта-статора 4 асимметрично относительно его центральной оси размещены карманы 15, сообщающиеся отверстиями 16 и 17.с дросселем 18, установленным в сливной магистрали гидромотора.

Шпиндельный узел работает следующим образом.

От гидросистемы (на чертежах не показано) принудительный подвод рабочей жидкости осуществляется в отверстие 11 к внутренним винтовым полостям гидромотора, примыкающим к фланцу 9. Двшкение рабочей жидкости вдоль оси винта 4 в направлении от фланца 9 к фланцу 10 приводит к перемещению в том же направлении линии контакта находящихся в зацеплении зубьев винтов 4 и 8, а это, в свою очередь, вызывает обкат винтов 8 по винту 4. Постоянство зацепления обеспечивается цилиндрической формой гнезд 7 и 6 ротора 5, которые служат радиальной опорой уплотняющим винтом 8, а также расположения этих гнезд относительно оси винта 4 на определенном от нее расстоянии геометрические соотношения между числами зубьев винтов и их длиной выбраны таким образом, чтобы при любом угловом положении винтов 8 относительно винта 4 всегда имеется некоторая часть внутренних винтовых полостей, разделённых двумя или более контактными линиями. При этом рабочая жидкость в этих винтовых полостях отделена как от винтовых полостей, примыкающих к фланцу 9, так и от винтовых полостей, примыкающих к фланцу 10. По мере выхода зубьев из зацепления эти винтовые полости сообщаются с полостью 13 и рабочая жидкость через канал 14 уходит на слив. Герметичное разделение нолости подвода от полости слива достигается тем, что гнезда 6 и 7 ротора 5 с малыми зазорами обхватывают по наружному диаметру соответственно зубья винтов 8 и 4, а также благодаря герметичному разделению каждой из внутренних винтовых полостей одной или более линиями контакта в местах зацепления зубьев. При этом контакт зацепляющихся пар зубьев происходит одновременно с обеих сторон зуба по всей его высоте. Такой контакт зубьев, например, может быть осуществлен, если профили зубьев в нормальном к оси вращения сателлитов сечением будут очерчены взаимосопряженными эпи- и гипоциклоидальными кривыми, либо дугами окружностей одинакового радиуса, когда выпуклая винтовая поверхность зацепляется с вогнутой поверхностью.

Боковые стенки карманов 15 образуют в сочетании с внутренней цилиндрической поверхностью гнезда 6 ротора 5 дросселирующие щели, препятствующие свободному перетеканию рабочей жидкости из внутренних винтовых полостей гидромотора в отверстия 16 и 17. Давление рабочей жидкости в этих карманах равно давлению слива, а на противоположной наружной винтовой поверхности центрального винта, не

имеющей вышеупомянутых карманов, действует равное полусумме давлений в соседних внутренних винтовых полостях, разделенных этой поверхностью.

Вследствие несимметричности расположения карманов 15 относительно центральной оси винта 4 гидростатическая радиальная сила между наружной цилиндрической поверхностью винта 4 и гнездом 6 ротора 5 не будет сбалансирована, что вызовет дополнительное нагружение каналового зацепления, а следовательно, и соответствующее повышение жесткости радиального подшипника.

Формула изобретения

Шпиндельный узел, режущий инструмент которого вращается от гидромотора, одновременно выполняющего функции радиального подшипника, причем статор гидромотора выполнен в виде центрального винта с расположенными в нем полостями подвода и слива, находящегося в постоянном каналовом зацеплении с уплотняющими винтами, расположенными в цилиндрических гнездах ротора, отличающийся тем, что, с целью повышения жесткости радиального подшипника за счет предварительного натяга в каналовом зацеплении, на наружной поверхности центрального

асимметрично относительно его центральной оси размещены карманы, соединенные через дроссель, установленный в сливном отверстии.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 306693, кл. В 24В 41/04, 1970.