Шпиндельный узел

Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 12,10.79 (21) 2859744/25-08 с присоединением заявки Мо 51)М, Кл,з В 23 В 19/00 Государственный комнтет СССР по делам нзобретеннй н открытий(71) Заявитель Красноярский политехнический институт 154) ШПИНДЕЛЬНЫИ УЗЕЛ Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, например в шпиндельных узлах металло- режущих станков. 5Известны устройства, содержащие шпиндели на гидростатических опорах с мембранными регуляторами расхода, управляемыми за счет обратной связи по давлению в несущих карманах подшипника 1 .К недостаткам этих устройств следует отнести сложность настройки регуляторов и их стыковки с электрическими цепями систем управления в станках.15Известен шпиндельный узел с электропневматическими клапанами, который содержит шпиндель, установленный в газостатических опорах с рабочими камерами, электропневматические клапаны, выполняющие функции регуляторов расхода смазки типа сопло-заслонка, систему регулирования, в которую входят преобразователь устройство срав нения и усилитель, и индуктивные датчики положения шпинделя. Активный элемент регулятора выполнен в виде пакета синфазно соединенных пьезопластин, который торцом прикреплен к мембране и образует с соплом регулятора:дросселирующий зазор, настраиваемый регулировочным винтом. Индуктивные датчики подключены ко входу преобразователя, а пьезопластины - к выходу усилителя 21.Однако шпиндель обладает недостаточной точностью положения под нагрузкой, так как обратная связь по положению не позволяет получить отрицательной податливости несущего слоягазостатической опоры, необходимойдля компенсации упругих перемещенийбазовых элементов узла. Также имеетместо недостаточная точность вращения шпинделя, так как на Формированиеуправляющего сигнала в индуктивныхдатчиках положения шпинделя влияютпогрешности Формы и расположения измерительной поверхности. Кроме того,шпиндель обладает сложной конструкцией из-за наличия автономных датчиков положения шпинделя.Цель изобретения - повышение точности положения шпинделя под .нагрузкой и при вращении, упрощение конструкции и настройки узла,Поставленная цель достигается тем,что в шпиндельном узле, содержащемшпиндель, установленный в гидро-газостатических опорах с рабочими камера 8481,46ми, систему регулирования, состоящую иэ преобразователя; устройства сравнения и усилителя, и регулятор расхода смазки типа сопло-заслонки, актинным элементом которого является пакет синфлзно соединенных пьезопластин, одна часть пьезопластин пакета подключена ко входу преобразователя, а другая - к выходу усилителя.На чертеже представлена схема шпиндельного узла. В корпусе 1 шпиндельной бабки на гидростатических опорах 2 и 3 установлен шпиндель 4. Рабочие Камеры 5 и 6 передней радиальной гидростатической опоры 3 связаны с соплами 7 регуляторов 8 расхода смазки, В каждом регуляторе к мембране 9 прикреплен пакет 10 синфаэно соединенных пьезопластин, опирающийся на регулировочный винт 11. Пьезопластины 12 подключены ко входу преобразователя 13, а пьезопластины 14 - к выходу усилителя 15, Выход преобразователя через устройство 16 сравнения связан со входом усилителя.Пьезопластины 12 выполняют роль датчика давления, который вырабатывает электрический сигнал обратной связи, пропорциональный давлению жидкости в рабочей.камере опоры. Пьезопластины 14 выполняют функции привода мембраны регулятора.При работе устройства смазка от источника давления (не показан) подается в регуляторы 8 расхода и, дросселируясь в зазорах между торцами сопел 7 и мембранами 9,. поступает в рабочие камеры 5 и 6 гидростатической опоры 3. Настройка шпинделя 4 в центральное положение осуществляется винтами 11. Отклонение шпинделя 4 под действием нагрузки от центрального положения приводит к изменению давлений в рабочих камерах 5 и 6 и, следовательно, изменению усилий на мембраны 9 и пакеты 10 пьезопластин. Электрический сигнал, вызванный изменением усилия., от пьезопластин 12 поступает в преобразователь 13, который выдает напряжение постоянного тока, пропорциональное изменению давлений в рабочих камерах опоры под действием нагрузки. Рассогласование напряжения с заданной величиной, выдаваемое устройством 16 сравнения поступает после усилителя 15 на пьезопластины 14, которые изменяют свою толщину и, тем самым, дросселирующие зазоры регуляторов 8 расхода, В результате расход смазки через рабочие камеры 5 и 6 изменяется так, что шпиндель 4 смещается в обратном направлении. При соответствующем выборе параметров шпиндельного узла можно получитьлюбую, в том числе и отрицательную податливость несущего слоя гидро- статической опоры.Таким образом, совмещение в одном пакете пьезопластив датчика дав ления и привода мембраны регуляторапозволяет обеспечить режим отрицательной податливости несущего слоя гидростатической опоры,за счет чего могут быть компенсированы упругие пе ремещения базовых элементов шпиндельного узла и повышена точность его работы, а также упростить конструкцию и настройку узла,Формула изобретенияшпиндельный узел, содержащий шпиндель, установленный в гидро-газостатических опорах с рабочими камерами, Зр систему регулирования, состоящую иэпреобразователя, устройства сравнения. и усилителя, и регулятор расхода смазки типа сопло-заслонка, активным элементом которого является пакет син-.фазно соединенных пьезопластин, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности положенияшпинделя под нагрузкой и при вращении, упрощения конструкции и настройки узла, одна часть пьезопластин па) кета подключена ко входу преобразователя, а другая - к выходу усилителя,Источники информации;принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР 5 Р 480525, кл. В 23 0 5/06, 1972,Аэростатический шпиндельныйузел с электропневматическими клапанами. Информационный листок М 324-75.Владимирскии, межотраслевой территориур альный ЦНТИ, 1975.Тираж 1148 Государственного елам изобретений Москва, ,К, Р Подкомитета СССи открытийушская наб.,