Шпиндельный узел

(54) ШПИНДЕЛ (57) Изобретен нию и может б работающих с вых нагрузок и бретения являе и долговечност достигается за шипниках зад узел содержит к станкостроеано в станках, пазонами осеия, Целью изоие надежности ого узла. Это я натяга в под- Ш пи ндел ьн ы й индель 2, Узел роеках.осе- мер ыше- дельвыми ини- ного Цельюние долговного узланагрузкаммально ненатяга в по вляется повжности шпин льшими осебилизации м чины остато ней опоры. тения и наде те с бет стасй.вел ках за изобре чности ри раб дим пни На чертеел, разрез. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРМ 917928, кл. В 23 В 19/02, 1982. ЬНЫЙ УЗЕЛие относитсяыть использовбольшими диачастот вращентся повышени шпиндельнсвет снижениней опоры.корпус 1 и шп Изобретение относится к станкос нию и может быть использовано в ста работающих с большими диапазонам вых нагрузок и частот вращения, напр для многоцелевых сганков. ображен шпиндельный снабжен механизмом стабилизации, установленным между передней и задней опорами шпинделя 2 и выполненным в виде установленного спиной к подшипникам задней опоры дополнительного радиально- упорного подшипника и распорных втулок с СООтнашЕНиЕм Длин .1 н = О 1 В+ дГ д 2, УСтановленных между кольцами радиально- упорных подшипников передней и дополнительной опор и соотношением длин 2 н = 2 В + дз+ д 2, установленных между кольцами радиально-упорных подшипников дополнительной и задней опор, где 1 н - длины втулок, установленных между внутренними кольцами радиально-упорных подшипников; Ын - длины втулок между наружными кольцами этих подшипников: д 1, Д 2, дз - предварительные натяги в подшипниках соответственно передней, дополнительной и задней опор. 1 ил. Шпиндельный узел содержит корпус 1. шпиндель 2, смонтированный на двух опорах, и.узел стабилизации натяга,Передняя опора состоит, например, из трех радиально-упорных подшипников 3 - 5, задняя - из двух радиально-упорных подшипников 6 и 7, наружные кольца которых посажены в корпусе 1 свободно. Механизм стабилизации, установленный между передней и задней опорами, содержит установленный "спиной" к подшипникам задней опоры дополнительный радиально-упорный подшипник 8, распорные втулки 9 и 10, установленные между кольцами радиально- упорного подшипника 5 передней опоры и.1 В + Рнп /(С 212) Р/3 3/(Сзз)2 1 г = ЫВг/3/(С, ,)г/з дополнительного радиально-упорного подшипника 8, а также распорные втулки 11 и 12, установленные между кольцами дополнительного радиально-упорного подшипника 8 и радиально-упорного подшипника 6 задней опоры,Осевой предварительный натяг радиально-упорного подшипника механизма стабилизации устанавливают исходя из его минимально необходимой величиныРнс ) 1,5 щ а Рг+ 0,5 Р,где а - угол контакта подшипника, Ет, Гав радиальная и осевая нагрузки на подшипник соответственно.Натяг радиально-упорных подшипников передней опоры устанавливают из условия обеспечения требуемой величины осевой жесткости1/3 )а 1,5 (Сзг/3нп)2 3на осевой жесткоР нз - ВЕЛИЧИНаа радиально-упоропорыков в передней ивенно.зопределяются по 1,5.( С 1. где )а - требуемая величи сти шпиндел.ьного узла предварительного натяг ных подшипников заднеи Е н 3 = Рнп + Енс 1, 13 число подшипни задней опорах соответст КОЭффициЕнты С 1 и С известным формулам: С 1=10 1,250,12Сз = 10 1,25 Сз Ез вп аз где Е 1, Ез, От 1, Отз, а 1,аз - колдиаметры шариков и углы контактственно подшипников переднейи задней (индекс 3) опор.Требуемые величины предварнатягов создают соответствующиром длин втулок 9 - 12. При этом сние длин втулок необходимо изначения натяговд 1, дг идз опредформуле 5 10 15 35 40 45 50Шпиндельный узел работает следующим образом.Когда на шпиндель 2 начинаетдействовать внешняя осевая нагрузка Г, шпиндель за счет упругих деформаций в подшипниках 3-5 передней опоры перемещается влево, при этом натяг в подшипниках 6 и 7 задней опоры уменьшается, а в дополнительном подшипнике 8 увеличивается за счет перемещения его внутреннего кольца вместесо шпинделем. При этом его наружное кольцо фиксировано под воздействием на него усилия предварительного натяга подшипников 6 и 7 задней опоры через распорную втулку 11, Указанное изменение натяга происходит до значения внешней осевой нагрузки Ра, определяемой из соотношения;1 2/з г/з при которой величины натягов дополнительного подшипника 8 и поцшипников 6 и 7 задней опоры становятся равными между собой. При дальнейшем увеличении осевой нагрузки величины натяга в подшипниках 6 и 7 задней опоры и в дополнительном подшипнике 8 остаются неизменными, а сами подшипники перемещаются со шпинделем, раскрывая стык между наружным кольцом дополнительного подшипника 8 и распорной втулкой 9.При снятии осевой нагрузки шпиндель возвращается в исходное положение за счет усилия натяга подшипников 3 - 5 передней опоры, При этом наружное кольцодополнительного подшипника 8 упирается в распорную втулку 9, а за счет дальнейшего перемещения его внутреннего кольца вместе со шпинделем 2 уменьшается натяг в этом подшипнике. Это приводит кувеличению натяга в подшипниках 6 и 7 задней опоры за счет перемещения их внутренних колец вместе со шпинделем 2 относительно наружных колец, которые удерживаются наружным кольЦом дополнительного подшипник 8 через втулку 11, Возвращение элементов шпиндельного узла в исходное состояние при снятии осевой нагрузки происходит за счет уменьшения сжатия стыков, которые получили дополнительные (сверх предварительного) натяги при приложении внешней осевой нагрузки.Таким образом, предложенный шпиндельный узел имеет большую долговечность и надежность при более простой конструкции,Кроме того, исключение необходимости создавать в опорах шпиндельного узла большой предварительный натяг для восприятия больших осевых нагрузок позволяет существенно снизить тепловыделение в5 Составитель М.ЛопацинскийРедактор Н,Горват Техред М.Моргентал Корректор М.Пож Тираж Подписное венного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Заказ 563 ВНИИи ГКНТ СССР суда зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 опорах узла, а следовательно, уменьшить тепловые деформации станка и затраты на охлаждение узла и потери энергии на тре- . ние в подшипниках. Это позволяет поднять точность обработки на станке, Снижение 5 н еобходимой величин ы и редварител ьного натяга в опорах шпинделя позволяет при сохранении высокой его осевой нагрузочной способности обеспечить высокую быстроходность шпинделя без дополнительной 10 сложной системы управления натягом. Это обеспечивает возможность применения высоких скоростей резания при обработке, следовательно, повышает качество и производительность отработки изделий на стан ке.Формула изобретенияШпиндельный узел, содержащий корпус, шпиндель, смонтированный в корпусе на передней и задней опорах в виде ради ально-упорных подшипников, и устройство для изменения натяга в опорах, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и долговечности при работе с25 большими осевыми нагрузками, узел снабжен механизмом стабилизации заданного остаточного натяга задней опоры, расположенным между опорами шпинделя и выполненным в виде установленного "спиной" к задней опоре дополнительного радиально- упорного подшипника и четырех распорных втулок, две из которых выполнены с соотношением длин ь = Ов + дг д 2 и установлены между кольцами радиально-упорных подшипников передней и дополнительной опор, а две другие с соотношением длин гн= =2 ц+дз+А и установлены между кольцами радиально-упорных подшипников дополнительной и задней опор, где .1 в,2 в - длины втулок, установленных между внутренними кольцами радиально-упорных подшипников; Он, 2 н - длины втулок, установленных между наружными кольцами радиально- упорных подшипников; д, д 2, дз - предварительные натяги подшипников соответственно передней опоры, дополнительного подшипника и задней опоры,