Шпиндельный узел

с;.с чзмттекно ттехническаяб блкотека Ч ; д ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено Об.1226 (21) 2426511/25-08с присоединением заяакн Мо(23) ПриоритетОпубликовано 15.09.79. Бюллетень Мо 34Дата опубликования описвния 15.0979 Союз Советских Социалистических 1 веспублнк(51)М, Кл.2 В 23 В 19/02 Государственный комнтет СССР но делам нзобретеннй н открытнй(71) Заявитель 54) ШПКНДелЬНЫЙ УЗел Изобретение относится к станкостроению и может найти применениев шпиндельных узлах металлорежущихстанков, в частности в электрошпинделях с гидростатическими опорамишпинделя,Известны шпиндельные узлы с гидростатическими опорами шпинделя,воспринимающими радиальные и осевыенагрузки 1,Наиболее близким техническим решением к изобретению является шпиндельный узел с гидростатическимиопорами шпинделя, воспринимающимиосевые и радиальные нагрузки. Онсодержит по концам шпинделя дварадиально-упорных подшипника, каждый из которых воспринимает осевуюнагрузку только в одном направлении,т,е, является радиально-упорнымподшипником одностороннего осевогодействия 2, Оба радиально упорныхподшипника образуют замкнутый упорный подшипник двустороннего действияс ограниченным суммарным осевым зазоромм,Недостатками известного шпинделЬного узла являются пониженная жесткость, так как из-за осевых температурных деформаций суммарный осевой зазор назначается с запасом,низкая надежность, так как при перегреве шпиндельного узла может произойти схватывание подшипников иэ-заогевых температурных деформаций ипри скачке осевой нагрузки на шпиндель, значительные осевые деформацииконца шпинделя, так как они отсчитываются от середины шпинделя, и, кро 10 ме того, сложность конструкции иизготовления шпиндельного узла иэ-занеобходимости обеспечить точный суммарный осевой зазор в подшипниках.Все это приводит к снижению точности5 и производительности обработки настанке, не позволяет существенно повысить скорость вращения шпинделя иуправлять зазорами в подшипниках впроцессе эксплуатации,20 Цель изобретения - упрощение конструкции, изготовления, повышениеэксплуатационных качеств узла.Цель достигается тем, что задняяопора выполнена в виде радиального25 цилиндрического подшипника, герметично закрытого с наружного торцаи образующего с задней шейкой шпинделя пару цилиндр-плунжер, рабочаяполость которой соединена с устройЗО ством регулирования давления в по85443 10 20 25 30 35 40 50 55 60 3блости и с источником давления рабочей среды (жидкости или газа).Для возможности регулирования радиальной жесткости шпинделя в качестве переднего радиально-упорногоподшипника может быть использованконический подшипник.На фиг. 1 показан шпинделъныйузел; на Фиг. 2 - передняя опора,вариант выполненйя.В корпусе 1 шпиндельного узла расположены втулки переднего радиальноупорного гидростатического подшипника 2 и втулка заднего цилиндрического, радиального гидростатического подшипника 3 шпинделя 4. В отверстиях втулок выполнены несущие 1карманы 5, воспринимающие радиальные нагрузки, а на правом торцевтулки подшипника 2 выполнен кольце"вой карман б, воспринимающий толькоосевую нагрузку, действующую со стороны шпинделя налево, т,е. подшипник 2 - одностороннего осевого действия. Несущие карманы подшипниковчерез дроссели 7 соединены с источником давления Рн смазки. В корпусе 1 установлен статор 8, а на шпинделе 4 - ротор 9 электроприводавращения шпинделя, Подшипники снабжены бесконтактными уплотнениями сдренажными канавками 10, соединенными со сливом. Задний подшипник 3герметично закрыт с наружного торцакрышкой 11 и образует с задней шейкой12 шпинделя 4 пару цилиндр-плунжер.Рабочая полость 13 этой пары соединена с источником давления Рн смазкичерез регулируемый дроссель 14.Устройство работает следующимобразом,При включении давления Рн смазкачерез дроссель 7 течет в несущиекарманы, Шпиндель жестко центрируется в отверстиях подшипников 2 и 3слоем смазки, вытекающей иэ несущихкарманов в дренажные канавки 10 и 14.Кроме того, давление смазки в несущем кармане 5 отжимает шпиндель 4от правого торца втулки подшипника 2,а давление в полости 13, напротив,прижимает шпиндель 4 к этому торцу.Давление в полости 13 зависит от соотношения сопротивлений дросселя 14и щели между полостью 13 и канавкой 10. Регулируя дроссель 14, управляют давлением в полости 13, которое, действуя на торец задней шейки 12 шпинделя, нагружает карман брадиально-упорного подшипника. Таким образом, зазор между торцамиподшипника 2 и шпинделя 4 зависитот настройки дросселя 14. Электромагнитное поле статора 8 вращает ротор 9 со шпинделем 4. Возникающиеосевые температурные деформации де"талей узла не влияют на величину зазора Ь. Поэтому. можно установитьтребуемое малое значение зазора и 6 независимо от величины осевых температурных деформаций, т,е. беззапаса на них, и таким обраэом повысить осевую жесткость опор шпинделя, Температурные осевые деформации и скачок осевой нагрузки невызывают схватывания подшипников.Уменьшаются температурные осевые деформации рабочего конца шпинделя,так как они отсчитываются не от середины шпинделя, а от его упорноготорца. При конструировании и изготовлении не надо предусматриватьточный суммарный осевой зазор шпинделя (он может быть равен несколькиммиллиметрам). В процессе эксплуатации можно регулировать величину зазора Ь, регулируя дроссель 14,Если передний подшипник выполненконическим, как показано на Фиг.2,то регулируя дроссель 14, можно управлять зазором Ь в нем, и тем самым его осевой и радиальной жесткостью в зависимости от эксплуатационных требований,Следует отметить, что рабочую полость 13 плунжерной пары можно соединять с источником давления различным образом. Например, ее можно питать от отдельного, не связанногос системой смазки, источника давления, например воздуха. Ее можно питать смазкой, вытекающей иэ подшипника 3. При этом канавку 10 не выполняют, и смазка из несущих карманов 5 подшипника вытекает непосредственно в полость 13, откуда она сливается через дроссель 14, соединенный в этом случае со сливом.Предложенная конструкция позволяет исключить влияние осевых температурных деформаций на работоспособность шпиндельного узла и гибкоуправлять его характеристиками,что, в конечном счете, позволяетсущественно повысить точность, производительность, частоту вращения,жесткость и другие эксплуатационныекачества узла. формула изобретения 1. Шпиндельный узел с гидростатическими опораж, передняя из которых выполнена в виде радиально- упорного подшипника одностороннего осевого действия, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения эксплуатационных качеств, задняя опора выполнена в виде радиального цилиндрического подшипника, герметично закрытого с торца и образующего с задней шейкой шпинделя пару цилиндрплунжер. 2, Узел по п.1 о т л и ч а ющ и й с я тем, что рабочая полость пары цилиндр-плунжер соединена с685443 оставитель В, Аношковехпед З.фанта Корректор Михеев Редактор Н Заказ 5362 истова 1222 П рственного коми зобретений и о Жд Рачаская Тираж ЦНИИПИ Госуда по делам и 113035 Москва, дписно тета С крытий илиал ППППатент , гУжгород, ул. Проектная,4 источником давления рабочей среды иустройством регулирования давленияв полости. Источники информации, принятыево внимание при экспертизе ь1. СборникШпиндельные гидро- статические подшипники Расчет и проектирование,ЭНИМС, 1969, с. 48, рис24.2."Металлорежущие станки и автоматические линии. 1975, 9 6, с. 18.