Электрошпиндель с газовыми опорами Советский патент 1982 года по МПК B23B19/02 F16C32/00 

(54) ЭЛЕКТРОМПИНДЕЛЬ С ГАЗОВЫМИ ОПОРАМИ 1 , ..-; лу Изобретение относится к области станкостроения, а именно к электрошпинделям с газовыми опорами, служащим для привода вращающегося инструмента, например для сверления малых отверстий, в частности для сверления плат печатного монтажа. Известный электрошпиндель с газо выми опорами содержит составной неразборный вал, вращающийся в двух радиальных подшипниках и двустороннем подпятнике, смазываемых сжатым воздухом. Асинхронный электродвигатель расположен между подшипниками. Короткозамкнутый ротор двигателя . имеет диаметр несколько меньший,чём внутренний диаметр подшипников для того, чтобы вал, содержащий неразбо ную пяту, мог быть вставлен в подшипники. Ротор выполнен в форме мед ных стержней и короткозамыкающих колец, заполняющих соответствукицие продольные пазы и круговые проточки в сердечнике вала, который выполнен из мягкого железа. Рабочие шейки вала (шипы) образованы втулками из закаленной стали, напрессованными на выступающие концы сердечника. Ос вращающегося вала совпадает с осью подшипников, так, как отверстия под дува расположены равномерно по окружности подшипника 1, Недостатками электрошпинделя являются сложность технологии изготовления составного вала, малая механическая жесткость последнего,склонность к нарушению прямолинейности от приложения небольшого усилия и повышенные электрические потери в сплошном железе ротора. Целью изобретения является устранение этих Недостатков и понижение наименьшего давления газа в смазочном слое, которое обеспечивает устойчивость от вибрации типа Полускоростного вихря . Эта цель достигается тем, что в высокоскоростном электрршпинделе с газовыми опорами, содержащем неразборный вал с ротором,смонтированный в системе опор, состоящей из двух подпятников и двух подшипников с отверстиями поддува, вал выполнен цельным с утоненным концом, ротор установлен на последнем и выполнен из пакета пластин электротехнической стали, а ось вала расположена эксцентрично относительно общей оси подшипников. Кроме того, с целью создания и поддержания постоянного. эксцентриситета расположения вала, по крайней мере, одно из Отверстий поддува каждого подшипника выполнено большего диаметра, чем остальные. При эксцентричном относительно подшипников положении вращающегося вала смазочный слой обладает динамической жесткостью, величина которой возрастает с эксцентриситетом. При этом же давлении поддува динами ческая жесткость значительно больше чем статическая жесткость подшипник с циркулярным поддувом, что значительно уменьшает необходимое для ст билизации давление поддува. На чертеже изображен электрошпин дель с газовыми опорами, общий вид. Электрошпиндель с газовыми опора ми содержит вал 1 с пятой 2 и ротором 3, вращающийся в двух подшипниках 4,5 и в двух подпятниках 6,7, питаемых сжатым газом (воздухом) че рез отверстие 8 и каналы 9 -11, которые выполнены в корпусе 12, про тавка 13 и фланца 14, скрепленных винтами 15. Статор 16 асинхронного электродвигателя закреплен в корпусе 12 крышкой 17. посредством винтов 18 Ротор 3 собран из пакета пластин электротехнической стали, что обеспечивает его нормальные электрические свойства. Наружный диаметр рото не превышает диаметра рабочих шеек вала 1, благодаря чему вал вводится в подшипники 4.5 при минимальной разборке электрошпинделя. Осевой зазор между пятой и подшипниками обеспечивается разностью толщин прос тавка 13 и пяты 2. В каждой опоре выполнен ряд питающих отверстий 19 22.. Электрошпиндель работает следующи образом. При соединении отверстия 8 с источ ником сжатого воздуха последний проходит по каналам 9 - 11 и отверстиям 19 - 22 в подшипники 4,5 и подпятники 6,7, создавая в них подъемную силу, в результате чего вал 1 всплывает. При одностороннем нагружении благодаря неравномерному по окружности поддуву Таза в смазочный зазор подподшипника вал занимает в подшипниках эксцентричное положение,которое сохраняется и после включения электродвигателя. Радиальная разгрузка воспринимается подшипниками 4, 5, а осевая - подпятниками 6, 7, Таким образом, в предлагаемом устройстве упрсяаены конструкция и технология изготовления электрошпинделя, обеспечены высокая механическая жесткость вала и пониженные электрические потери,а также снижено стабилизирующее давление, питающего подшипники сжатого газа (воздуха) до уровня, обеспечиваемого существующими на предприятиях пневмосетями. Формула изобретения 1.Электрошпиндель с газовыми опорами, содержащий неразборный вал с ротором, смонтированный в системе опор, состоящей из двух подшипников и двух подшипников с отверстиями поддува, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения КПД и виброустойчивости, вал выполнен цельным, ступенчатым и расположен эксцентрично ртноситсльно оси подшипников, а ротор выполнен в виде пакета пластин электротехнической стали и размещен на ступени меньшего диаметра вала. 2.Электроипиндель по п.1, от личающийся тем, что для поддержания эксцеитрисета вала относительно оси подшипииков, по меньшей мере одно отверстие поддува каждого подшипника выполнено с меньшим сопротивлением, чем остальные. Источники инфо{ 1ации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании 1480507, кл, F 2 А, 1975 (прототип)