Шпиндельный узел Советский патент 1982 года по МПК B23B19/02 

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано для создания станков с управляемым натягом в опорах шпинделей.

Известен шпиндельный узел, содержащий корпус, шпиндель, упруго поджатые опоры, устройство для изменения натяга в опорах, включающее крышку задней опоры с отверстиями и нажимное кольцо, и систему дистанционного управления натягом 1.

Недостатками шпиндельного узла являются сложность конструкции и низкая надежность работы вследствие износа .трущихся частей.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности работы шпиндельного узла.

Поставленная цель достигается тем, что предлагасмыГ шпиндельный узел снабжен фланцем с отверстиями, закрепленным на крышке задней опоры, диафрагмой, расположенной между крышкой и фланцем, и нажимными элементами , установленными в отверстиях крлшки между диафрагмой и нажимным кольцом. По обеим сторонам диафрагмы в торцах крьплки и фланца на участках, примыкающи.ч к нажимным элементам, . выпoлнeн J две группы пблостей для

подачи рабочей жидкости под давлением, связанных каналами между собой и с системой дистанционного управления натягом.,

С целью повышения технологичности полости образованы отверстиями в уплотнительных прокладках, установленных между диафрагмой и торцами фланца и крышки.

10

На фиг. 1 показан шпиндельный узел в разрезе; на фиг.2 - узел 1 на фиг.1; на фиг.З - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг.2.

15

Шпиндельный узел содержит шпиндель 1, смонтированный на двух опорах в ; корпусе 2, устройство изменения натяг га в опорах и систему дистанционного управления устройством изменения на20тяга.

Передняя опора состоит из трех радисшьно-упорных шариковых подшипни- ков 3, задняя - из двух радиально-; .упорных шариковых подшипников 4, на25ружные кольца 5 которых свободно посажены в корпусе 2, и подпружиненной упругими элементами 6 втулки 7, взаимодействующей с кольцами 5 подшипников 4, создающими в обоих опо30рах ьЛэнтажный натяг.

Устройство изменения натяга в опрах состоит из крышки 8 задней опоры (см.фиг.2), прикрепленной к корпусу 2, фланца 9, прикрепленного к крышке 8, диафрагмы 10, размещенной между крышкой 8 и фланцем 9, нажимных элементов, выполненных в вде роликов 11, расположенных в отверстиях 12 крышки 8 и кольца 13, установленного между роликами 11 и подшипниками 4 задней опоры.

По одну сторону диафрагмы 10 на участках, расположенных по окружнос и примыкающих к роликам 11, выполне рабочие полости 14 - 19.По другую сторону диафрагмы выполнены шесть идентичных полостей 20.

Одним из вариантов выполнения рабочих полостей является использование уплотнительных прокладок 21 и 22 с отверстиями, размещенных между диафрагмой 1о и крышкой 8 и фланцем 9. Каждое из отверстий уплотнительных прокладок 21 и 22 вместе с соответствующими поверхностями диафрагмы 10 и крышки 8 или фланца 9 формирую одну рабочую полость.

Полости 14,15,18 и 19 соединены со штуцерами 23 подвода (см.фиг.2) посредством сверлений 24 и 25 во фланце 9.Штуцеры 23 полостей 14 и 15 (см.фиг.3) соединены между собой трубопроводом .б, а штуцеры 23 полостей 18 и 19 - трубопроводом 27. Полости 18 и 19 соединены с полостями 17 и 16 каналами 28, выполненными в уплотнительной прокладке 21. Полости 14-19 заполнены рабочей средой, например маслом.Система дистанционного управления натягом выполнена в виде нагнетатель ной линии 29, в которой системой гидроаппаратов (на схеме не показана) поддерживается постоянное давление g ,гидрораспределителя,30 с электрическими обмотками 31 и 32 и отводов 33 и 34, соединяющих полости 35 и 36 гидрораспределителя 30 с трубопроводами 26 и 27 устройства изменения натяга.

Полости 20 (см.фиг.4), образованвые прокладкой 22, не герметизированы.

Работает шпиндельный узел следующим образом.

Возможна установка трех значений регулируемого натяга: наибольшего при включении на низкие обороты, среднего - при включении на средние обороты и наименьшего - при вклгоче-нии на высокие обороты,. .

Требуемая величина натяга устанавливается по сигисшу, поступающему либо от оператора, либо от задающего устройства системы программного управления.

При включении узла на низкие обороты подается сигнал, выключающий об электрические обмотки 31 и 32 гидрораспределителя 30 (см.фиг.3). В результате нагнетательная линия 29 запирается, а отводы 33 и 34.соединяются сбаком, заполненным маслом (на схеме не показан). Давление в полостях 14 и 15, соединенных с отводом

33трубопроводом 26, а также в полостях 16 - 19, соединенных с отводом

34трубопроводом 27, устанавливается равным нулю. Нулевое давление в полостях 14 - 19, соединенных гидрораспределителем 30 с баком, и в негерметизированных рабочих полостях 20 приводит к тому, что диафрагмаЮ

не деформируется и на наружные кольца 5 подшипников 4 действует осевое усилие только со стороны втулки 7, поджатой упругим элементом 6 с усилием I равным величине монтажного натяга в опорах.

При включении на средние обороты подается сигнал, включающий .электрическую обмотку 31 гидрораспределителя 30. В результате нагнетательная линия 29 соединяется с отводом 33, а отвод 34 соединяется с баком. От этого давление в полостях 16 -19 устанавливается равным нулю, а давление в полостях 14 и 15 равным давлению q в нагнетательной линии 29. Давления q в полостях 14 и 15 , и нулевое давление в полостях 16 19, .соединенных с баком, и в негерметизированных полостях 37 вызывают давление диафрагмы 10 на кольцо 5 подшипников 4 через ролики 11 и нажиное кольцо 13 с усилением Р ,

Р-1 q -Р-./

где F.., - рабочая площадь полостей 14 и 15.

Это давление уменьшает усилие, с которым втулка 7, поджатая упругими элементами 6, действует на подшипники 4 , В результате натяг в опорах уменьшается.и устанавливается равным

Р

- р.

МОИ

Жесткость шпиндельного узла при этом несколько снижается, но температура не повышается из-за уменьшенного натяга. Высокая производительность обработки сохраняется за счет увеличения оборотов-шпинделя.

При включении на высокие-обороты для выполнения чистовых операций подается сигнал, включающий электрическую обмотку 32 гидрораспредлителя 30. В результате нагн-етательная линия 29 соединяется с отводом 34, а отвод 33 - с баком. От этого давление в полостях 16 - 19, соединенных с отводом 34, устанавливается ранным q , a давление в полостях 14 и 15, соединенных с отводом 33, - равным нулю. Давление q в полостях 16 - 19 и нулевое давление в полостях 14 и 15 соединенных с баком, и в негерметизированных полостях 20 вызывают дав ление диафрагмы 10 на кольцо 5 подшипников 4 через ролики 11 и нажимное кольцо 13с усилием Р, Р, q . 2 F , где 2 F-i - рабочая площадь полос тей 16-19. Это давление уменьшает усилие, с которым втулка 7, поджатая упруги элементом 6, действует на подшипники 4. В результате натяг в опорах устанавливается равным -PWOH PI Таким образом, предложенный шпин дельный узел имеет более высокую. надежность и более простую конструк цию . Формула изобретения 1. Шпиндельный узел, содержащий корпус, шпиндель, упруго поджатые опоры шпинделя, устройство для изменения натяга в опорах, включаюгаее крышку задней опоры с отверстиями и нажимное кольцо, и систему дистанционного управления натягом, о. т личающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности работы, узел снабжен фланцем с отверстиями, закрепленным на крышке задней опоры, диафрагмой, расположенной между крышкой и фланцем, и нажимными элементами, установленными в отверстиях крышки задней опоры между диафрагмой и нажимным кольцом, при этом по обеим сторонам диафрагмы в торцах крышки и фланца на участках, примыкающих к нажимным элементам, выполнены две группы полостей Для подачи рабочей жидкости под давлением, связанных каналами между собой и с системой дистанционного управления натягом. 2. Узел по п.1, отличающий с я тем,что, с целью снижения трудоемкости изготовления, полости для подачи рабочей жидкости под давлением образованы отверстиями в уплотнительных прокладках, установленных по обеим сторонам диафрагмы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3943803, -кл. 82-2, опублик.197С (прототип).