Шпиндельный узел Советский патент 1983 года по МПК B23B19/02 B23B41/00 

(54) ШПИНДЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ

Изобретение относится к области машиностроения и может быть исполь- зовано в металлорежущих станках.

Известен шпиндельный узел, содержащий корпус, шпиндель, смонтирован-ный на передней и задней опорах, втулку, установленную в расточке кор-пуса и взаимодействующую с задней опорой, и зажимное устройствоj неподвижно фиксирующее втулку относительно корпуса L13.

Недостатком изззестяого шпиндельного узла.является сравнительно невысокая точность его ь надежность. Невысокая точность вызывается де,формацией корпуса шпиндельного узла из-за силового воздействия на него зажимного устройства в процессе-Фиксации втулки. Невысокая надежность шпиндельного узла вызывается влиянием вибраций при резании на силы трения, посредством которой втулка фиксируется относительно корпуса. В результате этого влияния появляется опасность- снижения силы трения до величины при которой возможна расфиксация втулки, взаимодействующей с задней опорой шпиндель ного узла.

Целью изобретения является повышение точности и надежности шпиндельного узла в работе.

Цель достигается тем, что предлагаемый шпиндельный узел снабжен подп4)ужиненной гильзой, установленной с возможностью перемещенияв направлении, перпендикулярном оси шпинделя, на втулке, на наружной поверх10ности которой выпопнены упор и углубление, образующее в поперечном сечении при взаимодействии с гильзой клиновое соединение, а зажимное устройство смонтировано на гильзе.

15

На фиг.I изображен шпиндел&ный узел, общий вид; .2 - разрез А-А на фиг.1.

Шпиндельный узел содержит корпус 1, шпиндель 2, смонтированный в корпу20се 1 на передней 3 и .задней 4 опорах, втулку 5, установленную в расточке корпуса 1 и взаимодействующую с задней опорой 4, подпружиненную упругий элементом б, гильзу 7,

25 свободно посгикенную на втулку 5 между ее буртиком и корпусом 1, а также зажимное устройство, неподвижно . фиксирующее втулку 5 относительно корпуса 1. Зажимное устройство вы полнено в виде мембраны 8, прикрепленной к гильзе 7 посредством крышки 9 и вкладыша 10, размещенного в отверстии 11 (фиг.2), гильзы 7 межд мембраной 8 и втулкой 5, Упор втулки 5, с которым взаимодействует упругий элемент 6, образован кольцом и полукольцами 13, размещенными в канавке на втулке 5. На участке наружной цилиндрической поверхности втулки 5, расположенном со стороны, противоположной зажимному устройств выполнено углубление 14, образующее в поперечном сечении втулки клиновое соединение ее с гильзой 7. Полость 15, образованная мембраной зажимного устройства и крышкой 9 соединена посредством штуцера 16 с масляной магистралью,, идущей от управляющего устройства (не показано) .

Шпиндельный узел работает следую щим образом.

Щпинделем 2 сообщают расчетное число оборотов. При этом натяг в опорах шпиндельного узла равен расчетному и определяется усилием, раз виваемым упругим элементом 6. По сигналу от управляющего устройства масло под давлением подается через штуцер 16 в полость 15 зажимного устройства,, образованную мембраной и крьпдкой 9, При этом мембрана 8 несколько деформируется, в результате чего гильза 7, упираясь через вкладыш 10 во втулку 5, несколько приподнимается относительно втулки Благодаря углублению 14 втулка 5 заклинивает в гильзе 7 и таким образом надежно фиксируется относительно корпуса 1 шпиндельного узла. При этом корпус 1 не деформируется усилием фиксации втулки 5, поскольку усилие это замыкается на втулке и гильзе 7. Отсутствие каких-либо деформаций корпуса 1 не снижает точности опор 3 и 4, смонтированных в нем.

После фиксации втулки 5 относительно корпуса 1 включением давления подачи на станке, оснащенном шпиндельным узлом, начинают обработку заготовки. В процессе обработки заготовки жесткость шпинделя высокая, TciK как формируется жесткостью передней и задней опор.

Вибрация элементов шпиндельного узла, вызванные резанием,несколько снижают коэффициент трения на взаимодействующих поверхностях втулки 5 и гильзы 7, однако усилие заклинивания этих элементов, сформированное углублением 14 на втулке 5/ остается достаточным для надежной фиксации втулки 5 относительно корпуса 1.

После окончания каждой операции резания и выключения движения подачи сигналом от управляющего устройства давление масла в рабочей полости 15 сбрасывается, В результате сила трения на контактирующих поверхностях, втулки 5 и гильзы 6 пропадает, и втулка 5 смещается упругим элементом 6 в осевом направлении ликвидируя, таким образом, избыточный натяг, который появляется в опорах 3 и 4 в процессе резания из-за тепловых деформаций элементов шпиндельного узла. Каждый последующий цикл резания начинается в условиях, когда натяг в опорах 2 и 3 шпиндельного узла равен величине монтажного натяга (величине усилия воздействия упругого элемента 6 на опоры 3 и 4)

Таким образом, шпиндельный узел обладает повышенной точностью и надежностью. Это достигается оригинальной конструкцией зажимного устройства фиксации подпружиненной втулки отсительно корпуса. Повышениеточности происходит за счет того, что усилие фиксации втулки не деформирует корпус шпиндельного узла, в котором смонтированы опоры, а повышение надежности - за счет того, что усили фиксации втулки относительно корпуса формируется клиновым соединением втулки и гильзы и потому значительно превышает величину такого усилия в известном шпиндельном узле.

Формула изобретения

Шпиндельный узел, содержащий корпус, переднюю и заднюю опоры, установленную в расточке корпуса и взаимодействующую с задней опорой втулку и зажимное устройство последней, относительно корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности его в работе, узел снабжен подпружиненной гильзой, установленной с возможностью перемещения в направлении-, перпендикулярном оси шпинделя на втулке, на наружной поверхности которой выполнены упор и углубление, образующее в поперечном сечении при взаимодействии с гильзой клиновое соединение, а зажимное устройство смонтировано на гильзе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Головка отделочно-расточная, рабочие чертежи, УкрНИИСИП. Одесса, 05.03.79.