Шпиндельный узел

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК ЯО 133722 4 В 23 1/08, В 23 В ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 08 419328, кл. В 23 Я 4) ШПИНДЕЛЬНЫИ УЗЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Омский политехнический институти Омское моторостроительное объединение им. П.И. Баранова(56) Авторское свидетельство СССРУ 5/06, 1971.(57) Изобретение относится к станкстроению, а именно к шпиндельнымузлам с изменяемой осью вращения и управляемым осевым перемещением шпинделя. Целью изобретения являетсярасширение технологических возможностей шпиндельного узла. Укаэаннаяцель достигается благодаря выполнению цилиндрического корпуса 1 с элементами 7-12 оребрения сферообразной формы, размещенными на конической втулке 6, на внутренней поверхности которой выполнены идентичныеэлементы 13-18 оребрения. Расположение элементов оребрения принятов последовательном чередовании корпусных за элементами коническойвтулки 6 и между крайними элементамиоребрения установлено по ряду опорных шариков 25 и 26 с уплотнением1 23 и 24. Пространство между,элементами оребрения заполнено ферромагнитной жидкостью, а на наружной конической поверхности втулки 6 размещена электромагнитная катушка 22. Шпиндель 2 установлен на радиально- осевых гидростатических опорах 3 и 4 и с помощью шарнира Гука 21 кинематически связан с приводным валом 5. Для угловой переориентации шпинделя 2 отключают ток в электромагнитной 337227катушке 22, воздействуют клином 20на пружину 19 и расклинивают еевитки, а вращением цилиндрическойвтулки 29 перемещают клин 20 по продольному пазу, тем самым разворачивая цилиндрический корпус 1. Послеэтого подключают электромагнитнуюкатушку 22 к источнику электрического тока, что обеспечивает жесткуюфиксацию положения оси шпинделя 22в пространстве, 5 зп. ф-лы, 1 ил.1Изобретение относится к станкостроению, а именно к шпиндельнымузлам с изменяемой осью вращения иуправляемым осевым перемещением шпинделя. .5Целью иЗобретения является расширение технологических возможностейшпиндельного узла путем измененияуглового положения оси шпинделя,На чертеже схематически изображеншпиндельный узел, разрез.Шпиндельный узел состоит из цилиндрического корпуса 1, шпинделя2, правой 3 и левой 4 гидростатических опор, вала 5 привода, конической15втулки 6, элементов 7-12 оребрения,расположенных на конической втулке6, и элементов 13-18 оребрения, расположенных на цилиндрическом корпусе1, конической пружины 19, подвижногоклина 20, шарнира Гука 21, электромагнитной катушки 22, кольцевых уплотнений 23 и 24, рядов шариков 25и 26, поршня 27 материала 28 с боль 25шим удельным весом размещенногов полости поршня 27 цилиндрическойвтулки 29, с подвижной посадкой наконической втулке 6, накидной гайки30, резьбового стержня 31 на клине20, взаимодействующего с гайкой 32,30стаканообразной втулки 33, соединительной втулки 34 и стяжной гайки35Гидростатические опоры 3 и 4снабжены несущими карманами радиального и упорного подшипников, обеспечивающими условия для уравновешиванияшпинделя 2 смазкой под давлением.Вал 5.привода расположен соосно шпин 2делю 2. Коническая втулка 6 сориентирована соосно цилиндрическому корпусу 1. Элементы 7-12 оребрения чередуются с элементами 13-18 оребрения и установлены с зазором между собой. Элементы оребрения выполнены со сферическими поверхностями, расположенными параллельно между собой. Сфера элементов оребрений образована радиусом из одного центра кривизны, расположенного на пересечении геометрической оси шпинделя 2 и образующей конической втулки 6. Пружина 19 взаимодействует с цилиндрическим корпусом 1 и конической втулкой 6. Клин 20 взаимодействует с пружиной 19 путем расклинивания витков в радиальном направлении. Шарнир Гука 21 соединяет вал 5 привода и шпиндель 2 через втулку 34, причем ось поворота шарнира расположена на пересечении образующей конической втулки 6 и геометрической оси шпинделя 2. В зазорах между элементами оребрения размещена смесь из ферромагнитного порошка и машинного масла. На конической втулке с внешней стороны размещена электромагнитная катушка 22, магнитное поле которой при пропускании электрического тока через катушку 22 взаимодействует с упомянутой смесью.Кольцевые уплотнения 23 и 24 установлены между крайними элементами 12 и 18 оребрения, а также между элементами 7 и 13 оребрения. Между этими элементами оребрения установлены опорные ряды шариков 25 и 26, Поршень 27 выполнен полым и частично на 13372 полнен материалом 28. Клин 20 установлен в пазу цилиндрической втулки 29, при этом втулка консольно установлена на конической втулке 6 с воз 5 можностью вращения относительно конической втулки 6 и стопорится накидной гайкой 30. Продольный паз на цилиндрической втулке 29 обеспечивает условие для перемещения клина 20 по винтовой линии пружины 19Гайка 32 и и резьбовой стержень 31 предназначе - ны для перемещения клина 20 в ради - альном направлении относительно пружины 19. Коническая пружина 19 уста новлена большим основанием на.торцовой выточке втулки. 6, а меньшим - на торцовом выступе стяжной гайки 35; Гайка 35 навернута на стаканообразную втулку 33, которая связана с20 цилиндрическим корпусом 1. Пружина 19 выполнена с конусностью, равной конусности конической втулки 6, и служит элементом центрирования конической втулки 6 относительно оси 25 шпинделя 2. Крайние элементы 7 и 12 оребрения снабжены круговой канавкой на сферической торцовой поверхности для размещения шариков, при этом канавки выполнены. на поверхности, обра- З 0 щенной в сторону соседних элементов оребрения и удаленных от основания, элементов оребрения на расстояние 2/3 высоты элемента оребрения. Элементы оребрения, установленные на конической втулке 6, и элементы оребрения, установленные на цилиндрическом корпусе, выполнены с переменнойвысотой, при этом их вершины формируют конусность, равную 2/3 ве личины конусности конической втулки 6. Электромагнитная катушка 22 размещена в круговой канавке, основание которой расположено параллельно конической поверхности на внутренней 45 стороне конической втулки 6, при этом ширина канавки равна длине участка, на котором размещены элементы оребрения. Втулка 34 снабжена шлицами для осевого перемещения шпинделя 2 и имеет шлицевое соединение с хвостовиком шарнира 21. На переднем торце конической втулки 6 размещена зажимная гайка 36, а на торце цилиндрического корпуса 1 установле на зажимная гайка 37 для фиксации элементов оребрений.В процессе работы шпиндельного узла с управляемым осевым перемеще 27нием шпинделю 2 задают вращение посредством вала 5 привода через шарнир 21 и втулку 34 и подают смазку под давлением в несущие карманы гидростатических опор 3 и 4. Кроме того, под давлением подается рабочая среда в левую или правую полость цилиндрического корпуса, образуемую поршнем шпинделя для его осевого перемещения. Удары поршня в крайних положениях снимаются кольцевыми торцовыми канавками упорного подшипника на гидростатических опорах 3 и 4. Вращению шпинделяувеличенной кинетической энергией способствует материал 28, который на больших оборотах приобретает форму кольца, обеспечивая дополнительное движение шпинделя при отключенном состоянии приводного вала. Фиксированное положение корпуса 1 относительно конической втулки 6 обеспечено действием смеси из ферромагнитного порошка и машинного масла, Эта смесь гарантирует жесткую связь цилиндрического корпуса 1 и конической втулки 6 под действием магнитного поля, образуемого электро-магнитной катушкой 22 при пропускании через нее электрического тока. Для задания углового положения продольной оси шпинделя 2 отключают электрический ток в электромагнитной катушке 22 и затем поворачивают цилиндрический корпус 1 посредством клина 20. Для этого перемещают клин 20 в радиальном направлении с помощью резьбовой гайки 32 резьбового стержня 31 и вращения цилиндрической втулки 29, консольно установленной на конической втулке 6.После задания соответствующего углового положения шпинделю 2 производят подключение электромагнитной катушки 22 к источнику электрического тока (не показан). Размещение уплотнительных элементов 23 и 24 между элементами оребрения предотвращает утечку смеси ферромагнитного порошка и машинного масла.Опорные ряды шариков 25 и 26 обеспечивают подвижность цилиндрического корпуса 1 относительно конической втулки 6 при настройке углового положения шпинделя 2. Формула изобретения 1. Шпиндельный узел, шпиндель которого выполнен в виде поршня с1337227 Заказ 4081/14 Тираж 785 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий.113035, Москва Ж, Раушская наб., л, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 двумя штоками, установленными на гидростатических радиально-осевых опорах, размещенных в расточке цилиндрического корпуса, причем шпиндель кинематически связан с валом привода, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем изменения углового положения оси шпинделя, узел снабжен конической втулкой, которая охватывает корпус, установлена соосно с ним и выполнена из магнитопроводящего материала, элементами оребрения размещенными на наружной поверхности корпуса и на внутренней поверхности конической втулки, при этом поверхности элементов оребрения выполнены сферообразными, радиусы сфер которых проведены из одного центра кривизны, расположенного на пересечении оси шпинделя и образующей конической втулки, причем каждый элемент оребрения конической втулки расположен с чередованием с каждым элементом оребрения корпуса, при этом в узел введены коническая пружина, установленная на корпусе со стороны вала привода и предназначенная для взаимодействия с конической втулкой, клин, установленный с возможностью расклинивания витков конической пружины в осевом направлении, шарнир Гука, связывающий приводной вал со шпинделем, электромагнитная катушка, кольцевое уплотнение и два ряда опорных шариков, установленных на крайних, элементах оребрения, причем полости между элементами оребрения заполнены ферромагнитной жидкостью.2. Узел по и., о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что ось шарнира Гука расположена на пересечении оси шпинделя и образующей конической втулки.3. Узел по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что он снабжен ци - линдрической втулкой, двумя гайками и стаканообразной втулкой, при этом клин выполнен в виде резьбового стержня со столорной гайкой, закрепленной на цилиндрической втулке, коСоставителРедактор Э. Слиган Техред М.Д торая консольно установлена на конической втулке с возможностью вращения и фиксации посредством одной из 5гаек, а на поверхности цилиндрической втулки выполнен сквозной паз,совпадающий с винтовой линией пружины, которая установлена большимоснованием на торцовой выточке, которая выполнена на конической втулке, а меньшим основанием - на торцовом выступе, который выполнен навторой гайке, установленной на стаканообразной втулке, причем послед няя жестко связана с корпусом, апружина выполнена с конусностью, равной конусности конической втулки, ипредназначена для центрирования конической втулки относительно осишпинделя.4. Узел по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что каждый ряд опорных шариков установлен в круговой.канавке, которая выполнена на сфери ческой торцовой поверхности элементов оребрения, обращенной в сторонусоседнего элемента оребрения, и удалена от основания элемента оребренияна расстояние 2/3 высоты упомянутого 30 элемента оребрения. 5. Узел по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что элементы оребрения, установленные на коническойвтулке и на цилиндрическом корпусе,выполнены переменной высоты, приэтом вершины элементов оребрения рас -положены на конической поверхностис конусностью, равной 2/3 величины4 О конусности конической втулки,6. Узел по п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что электромагнитнаякатушка установлена в круговой канавке, которая выполнена на наружной45 поверхности конической втулки, причем основание последней расположенопараллельно упомянутой поверхностина внутренней стороне коническойвтулки, а ширина канавки равна длине50 участка, на котором размещены элементы оребрения.ь В. Панфиловидык Корректор С. Шекмар