Шпиндель металлорежущего станка

Изобретение относится к станкострое-, нию и может быть использовано преиму-, щественно в шлифовальных станках для обработки колец подшипников качения.Известны шпиндели металлорежущих 5 станков, содержащие вал, установлев ный на передней и задней опорах, выполненных на радиальнс-упорных подшипниках качения, размещенные между передней и задней опорами вала электромагнит, воздействующий на вал в осевом направлении, и преобразователь осевых смешений вала в электрический сигнал, соединенный с обмоткой электромагнита через систему управления, состоящую из усилителя, задающего и суммирующего устройств и усилителя мощности Я.Недостатком известных шпинделей является отсутствие контроля точности вращения и осевого положения вала, 20Цель изобретения - контроль точности вращения н осевого положения вала. Поставленная цель достигается тем, что в шцннделе металлорежущего станка, 5 содержащего вал, установленный на передней и задней опорах, выполненных нарадиально-упорных подшипниках качения, размещенные между передней и задней опорами вала электромагнит, 30 воздействующий на вал в осевом направлении, и преобразователь осевых смещений вала в электрический сщ над, соединенный с обмоткой электромагнита через систему управленияр состоящую иэ уси ф 35 лителя, задающего и суммирующего уст ройств и усилителя мощности, вал между передней и задней опорами имеет аттестованный участок, образованный цилиндрической. и двумя коническнми поверхно стямн, причем шпиндель дополнительно снабжен преобразователем радиальной вибрации вала в электрический сигнал, присоединенным к электродной схеме, включающей усилитель, детектор огибак . шей, пиковый детектор и микроампер- метр, а система управления электромаг нита дополнительно снабжена фазочувствительным детектором и микроамперметром, имеющим нуль посредине шкалыпри этом преобразователь радиальной вибрации вала взаимодействует с цилиндрической повер хностью аттестованного участка вала, а преобразователь осевых смещений вала - с коническими поверхностями.На чертеже показана схема конструк ции предлагаемого шпинделя металлорь жущего станка. Шпиндель содержит корпус 1, вал 2 с концами 3 и 4 для закрепления шлифовального круга и шкива Ф . Концы вала2 закреплены во внутренних кольцах радьально-упорных шарикоподшющиков - 5, 6 и 7,8, наружные кольца которых установлены в корпусе 1. Причем наружные колца подшипников 7 и 8 задней опоры помещены в промежуточную втулку 9, которая имеет воэможность перемещаться в корпусе 1 под действием находящегося в отверстиях ее торца пружин 10, взаимодействующих с торцом чашеобразноюо электромагнита 11, жестко зафиксированного в корпусе 1. Полюсный конец электромагнита 11 выполнен с внутреннейконусностью и располагается с зазором относительно конусной насадки 12, помещенной на валу 2 и изготовленной- ферромагнитного материала с высокой, магнитной проницаемостью и большим удельным электрическим сопротивлением. В корпусе 1 имеются два диаметральнорасположенных паза 13 и 14, в которых. закреплены вставки 15 н 16 из немагнитного металла, содержащие катушки 17 - 20, соединенные со вставкамиэпоксидной смолой, Катушки 17 и 18образуют дифференциальный бесконтактный индуктивный преобразователь радиальной вибрации вращающегося вала 2, а катушки 19 и 20 - дифференциальный преобразователь осевого смещения валав электрические, сигналы. Катушки 17 и 18 расположены концентрично по нормали к цилиндрической части аттестованиого участка 21, выполненного на валу 2,а катушки 19 и 20 - по нормали к коническим поверхностям этого участка,Выводные проводники катушек 17 и 18 располагаются в кольцевой канавке 22 и подсоединены к электронной схеме, состоящей из усилителя (У 1) 23, детек тора огибающей (ДО) 24, пикового детектора (ПД) 25 и микроамперметра 26, Проводники от катушек 19 и 20 располагаются в продольной канавке 27 и посоединены к электронной схеме автоматйческого поддержания осевого перемещения вала в установленных пределах. ;которая состоит иэ усилителя (У 2) 28, ,суммирующего устройства (СУ) 29, задающего устройства (ЗУ) 30, усилителя мощчостч (УМ) 31, соединенного с обмоткойэлектромагнита 11. Кроме того, в этой схеме имеется фазочувствительный детектор (ФД) 32, соединенный с микроэ 107 аьверметром 33, имеющйм нуль посередине шкалы.Шпиндель работает следующим образом С помощью пружин 10 создается оптимальный предварительный осевой натяг в Опорных шарикоподшипниках 5 - 8. Затем шпинделю сообщается рабочая частота вращения. Колебания вала относительно корпуса 1 преобразуются бескон тактным индуктивным преобразователем, 10 состоявшим из диаметрально расположенных катушек 17 и 18, в электрические сигналы, которые после усиления с помо; . щью усилителя 23 подаются на детектор 24 огибающей. От него через пико вый детектор 25 на микроамперметр 26, по шкале которого определяется максимальная амплитуда радиальной вибрацииПосле создания осевого предваритель ного натяга посредством пружины 10 между полюсами сердечников катушек 19 и 20 бесконтактного индуктивного преобразователя осевого перемещения и ю ническими поверхностями участка 21 25 устанавливается определенный зазор. Затем производится балансировка электронной схемы, включающей усилитель 28, фазочувствительный детектор 32 и микро- амперметр 33, указатель юторого при поащй балансировке устанавливается в нулевое положение, находящееся в данном микроамперметре посередине шкалы. В этом случае на выходе схемы сигнала 6269 4нет. Если теперь валу 2 сообщать микро- перемещения влево или вправо, то стрел ка указателя тоже будет отклоняться от пулевого положения в соответствии с направлением перемещения вала 2. При этом возникающий сигнал подается на суммирующее устройство 29, где сравнивается с установленным сигналом задающего устройства. 30. При превышении им сигнала с задающего устройства про-, исходит их ычитание и последующее усиление сигнала рассогласования с помощью усилителя 31 мощности, который увеличивает ток в электромагните 11 до тех пор, пока развиваемое им осевое усилие, приложенное к конусной насадке 12 на валу 2 не уравновесит ту осевую, нагрузку, которая вызвала это перемещение. Данная система построена на статическом принципе автоматического регулирования, что обесаечивает стабильность поддержания регулируемой величины. Осевое положение вала на радиал но-упорных шарикоподшипниках с пружинным созданием осевого натяга в динамике (при болыпих частотах вращения) обычно не соответ ствует положению в статике.1Таким образом, предлагаемый шпиндель позволяет вести непрерывный контроль точности вращения и осевого положения вала и тем саьым не допускать эксплуатацию шпинделя при выходе точности вращения за пределы допуска, Составитель В. ПлатоновРедактор Ю. Середа Техред Т. Маточка Корректор Г. ОгарЗаказ 604/14 Тираж 737 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035,Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4