Шпиндельный узел
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
1ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(23) ПриоритетОпубликовано 300980, Бюллетень 1 чо 36 51)М. Кл. В 23 В 19/02 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийДата опубликования описания 300980(54) ШПИНДЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ 10 30 Изобретение относится к области станкостроения и может найти применение для обработки в центрах на станках, например в токарных и шлифовальных,Известен шпиндельный узел задней бабки, в которой центр вращается в радиально-упорных гидрастатических подшипниках и смонтирован в невращающейся пинали.Пиноль установлена в гидростатических опарах, выполненных в корпусе, и снабжена отдельным принодом ее осевого перемещения 1) .Наличие двух пар радиальных гид ростатических опор снижает жесткость вращающегося вала, необходимость в отдельном приводе осевого перемещения усложняет конструкцию и увеличивает габарит узла. 20 Иэнестен также шпиндельный узел с осевым перемещением шпинделя, выполненного в виде одноштокового поршня, расположенного в подшипниках скольжения, например гидростатических, наружный торец заднего из которых оснащен полым колпаком, полость которого соединена с источником давления через устройстно уПравления 21Недостатком этого устройства является то, что оно имеет ограниченные конструктивные технологические иэксплуатационные качества, чта ограничивает его использование, например,и качестве вращающегося центра универсального высокоточного токарного станка,Целью изобретения является повышение конструктивных, технологических иэксплуатационных качеств шпиндельногоузла.Цель достигается тем, что шток установлен н подшипниках одинаковогодиаметра, а полость осевого гидропривода разделена поршнем на две части,сообщенные между собой через гидравлическое сопротивление, образованноезазорам между наружной шейкой поршняи внутренней поверхностью колпака,причем величина этого зазора большезазора в подшипниках. Для упрощенияуправления гидраприводам целесообразна штаконую полость гидропривада соединить с,источником давления через регулятор давления, а поршневую полостьгидрапривода-через кран са сливам.Кроме того, целесообразно штаканую полостьгидрапринада подкюночить через обратныйклапан с источником низкого давления.Для повышения надежности и прощенияконструкции следует между задним шпин дельным подшипником и полостью гидропривода выполнить дренажную кольцевуюполость, соединенную со сливом и отделенную от нее гидравлическим сопротивлением в виде кольцевой щели междузадней шейкой шпинделя и корпусомшпиндельного узла.Целесообразно также регулятор давления в штоковой полости гидроприво,,да выполнить в виде гидравлическогопотенциометра,образованного двумя по следовательно включенными гидравлическими сопротивлениями; регулируемымдросселем между источником давленияи штоковой полостью гидропривода и 5кольцевой щелью между штоковой полостью гидропривода и кольцевой дренажной полостью.Для предотвращения аварийных ситуаций на штоковом торце поршня и на 2 Осопрягающемся с ним в крайнем переднем положении шпинделя торце корпуса шпиндельного узла могут бытьвыполнены соосно оси шпинделя кольцевые эквидистантные поверхности, образующие гидравлическое сопротивле.ние в виде кольцевой щели, а кольцевая полость между этой щелью и кольцевой щельюмежду задней шейкой шпинделя и корпусом шпиндельного узла соединена с реле давления блокировкивращения шпинделя,На Фиг, 1 схематично изображеношпиндельный. узел, выполненный в видевращающегося заднего центра заднейбабки токарного станка в рабочем положении, разрез; на Фиг. 2 - то же,в положении, когда центр нескольконе дошел до зажимаемой детаЛи.В шпиндельном узле, выполненномсогласно изобретению, шпиндель 1 (в 4 Оданной конструкции пиноль задней бабки токарного станка установлена в корпусе 2 с зазором,й в соответствующихпереднем 3 и заднем 4 подшипникахскольжения одинакового диаметра вданном случае гидростатических с взаимообратным дросселированием. Шпиндель1 несет центр 5, поджимающий иэделиеб, обрабатываемое резцом 7. На заднемконце шпинцеля 1 выполнен поршень 8,расположенный в колпаке 9, установленном на корпусе 2 со стороны заднеготорца заднего шпиндельного подшипника 4, так что шток шпинделя 1 поршнярасположен в переднем 3 и заднем 4шпиндельных подшипниках. Наружная ци"линдрическая поверхность поршня 8 ивнутренняя цилиндрическая поверхностьколпака 9 сопряжена с зазором Н, превышающим зазор Ь в шпиндельных.подшипниках, например Н = 2 Ь, Зазор Нразделяет полость колпака 9 на двечасти, образующие полости осевого гидропривода шпинделя 1-штоковую полость10 и поршневую полость 11.ОдновременнокоЛьцевая щель с зазором Н,между порш-нем 8 и колпаком 9 служит гидравлическим сопротивлением между полостями10 и 11,Для осуществления осевого движенияшпинделя 1 можно применять различныегидросхемы. Наиболее целесообразноейсполнение показано на чертеже,Штоковая полость 10 гидропривода сое"динена через регулятор давления с ис"точником высоко 1 О 1.давления Рэ, а поры".невая полость 11 через кран 12 со спивом. При этом полость 10 через обратный клапан 13 может быть соединена с:источником низкого давления Р.Между собственно задним шпиндельным подшипником 4 и штоковой полостью10 гидропривода может быть выполненадренажная кольцевая полость 14, соединенная со сливом и отделенная от по-лости 10 гидравлическим сопротивле-,нием в виде кольцевой щели 15 междузадней шейкой шпинделя 1 и корпусомшпиндельного узла, в данном случаепродолжением втулки подшипника 4, Этащель может выполнять ряд Функций.Регулятор давления в полости 10может быть любым. В описываемом варианте он выполнен в виде гидравлического потенциометра образованногодвумя последовательно включеннымигидравлическими сопротивлениямирегулируемым дросселем 1 б между источником давления Р и полостью 10гидропривода и сопротивлением кольцевой щели 15 между полостью 10 гидропривода и кольцевой дренажной полостью 14. На переднем (штоковом) торцепоршня 8 и на сопрягающемся с ним вкрайнем переднем положении шпинделя1 торце корпуса, в данном случае заднем торце втулки подшипника 4, могутбыть выполнены (как показано на чертеже) соосно оси шпинделя 1 кольцевые эквидистантные поверхности (в данном случае плоские), образующие вкрайнем переднем положении шпинделя 1,а точнее даже не доходя несколькихсотых долей миллиметра до этого положения (фиг. 2) гидравлическое сопротивление в виде кольцевой щели 17высотой Я, а кольцевая полость 18между кольцевыми щелями 17 и 15 соединена.с реле давления 19. Соединенные последовательно полостью 18 сопротивления: переменное-щели 17 (зависитот осевого положения шпинделя 1) ипостоянное-цели 15 тоже образуют гидравлический потенциометр.Полость 20 между подшипниками 3 и4 соединена с источником давления Рсмазки гидростатических подшипников.Полость 10 привода соединена с манометром 21,Шпиндельный узел работает следующим образом, При включении давленияР смазки масло из полости 20 черездросселирующие щели поступает в несущие карманы подшипников 3 и 4. Тонкий слой масла, вытекающего из перед766755 него подшипника 3 во фланец уплотнения и из заднего подшипника 4 в дренажную полость 14 жестко центрируетапиндель во втулках подшипников 3 и4 с радиальным зазором Ь, напримерЬ =.20 мкм, При этом поршень 8 устанавливается в колпаке 9 концентричнос радиальным зазором Н (напримерН = 40 мкм) между цилиндрическимиповерхностями поршня 8 и колпака 9;и шпиндель 1 может беспрепятственновращаться и перемещаться вдоль оси 10в подшипниках 3 и 4 на тонком, высотой Ь, слое масла, преодолевая приэтом лишь силы жидкостного трения.Привключении высокого давления Рэ масла(например, Рв=Р = 20 кгс/см ) и низкого Р,(например Р = 4 кгс/см ) проходящее через дроссель 16 и обратныйклапан 13 масло поступает в полость10 гидропривода. Если кран 12 закрыт,то поршень 8 со шпинделем 1 начнут пе-;ремещаться вперед (на чертеже налево)под действием разности сил давлениямасла в полостях 10 и 11 на поршень8, так как эффективная площадь поршня 8 со стороны полости 11 значительно больше эффективной площади со стороны полости 10.При этом передний конец шпинделя 1 с центром 5 выдвигается вперед в центровое отверстие заготовки б с тем большей скоростью,чембольше давление Рн и зазор Н.Незначи гельная часть масла из полости 10 через щель 15 будет дросселироваться вдренажную полость 14. Когда центр 5войдет в центровое отверстие и упрется в заготовку б, т.е. остановится,35давление в полостях 10 и 11 выравняются и начнут увеличиваться. Когдаони превысят давление Рн, закроетсяобратный клапан 13 и перекроет магистраль низкого давления Р, После чего в полостях 10 и 11 установится дав.ление, зависящее от настройки сопротивления дросселя 16 и от соотношения.этого сопротивления и гидравлическогосопротивления щели 15,например, приравенстве этих "сопротивлений давление 45в полостях 10 и 11 будет равно 0,5Рв .Сила сжатия центров равна произведению давления в полостях 10 и 11на площадь штока,т.е.на площадь сечения шпинделя 1 и может тонко настраиваться дросселем 16 и наблюдаться поманометру 1,на который может бытьустановлена шкала, протарированная вединицах силы сжатия центров, Послеостановки осевого движения шпинделя 551 масло под давлением Рз течет по тракту дроссель 16 - полость 10 - щель 15 дренажная полость. 14 - слив,Формула изобретения 2. Узел по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения гидроприводом, штоковая полость гидропривода соединена с источником давления через регулятор давления, а поршневая - через кран со сливом. При вращении изделия б оно силами трения между поверхностями центрового 60 отверстия и центра увлекает за собой шпиндель 1, который вращается, преодолевая лишь силы жидкостного трения в подшипниках и в полостях колпака 9, Резец 7 обрабатывает изделие 6. Если 65 шпиндель не уперся в изделие (его нет, или оно короче, или слишком глубокое центровое отверстие) или даже если уперся, но передний торец поршня 8 лишь опасно приблизился к заднему тор; цу подшипника 4, например Я0,05 мм (фиг. 2), то давление в полости 18 упадет, и реле давления 19 блокирует вращение заготовки б и шпинделя 1, Например, если сопротивление щелей 17 и 15 будут равны, то давление в полости 18 будет в два раза меньше давления в полости 10. В крайнем переднем (левом) положении. дальнейшее движение поршня 8 и шпинделя 1 ограничивает задний торец втулки,Если кран 12 открыт, то полость 11 соединена со сливом; и давление в ней, падает. Давление в полости 10 тоже снижается из-эа утечек через щель Н. Когда оно станет меньше Ря, обратный клапан 13 откроет магистраль низкого давления Рп Йо давление в полости 11 сократится на достаточном из-за соп- ротивления щели Н уровне, чтобы поршень 8 со шпинделем 1 быстро вернулся назад (на чертеже направо) до упора в дно колпака 9. Если кран 12 снова закрыт при движении шпинделя назад или после его остановки на упоре, шпиндель начнет выдвигаться вперед из корпуса и т.д., как это было уже описано выше.В качестве рабочих сред смазки и привода можно использовать масла, воду газы и другие, а также их комбинации,1. Шпиндельный узел с осевым перемещением шпинделя, установленного в подшипниках скольжения, например гидростатических, и выполненного в виде штока с поршнем, входящим в полость осевого гидронривода, образованную в установленном на торце заднего подшипника колпаке и соединенную с источником давления через устройство управления,о т л и ч а ю щ и й с я тем,что,с целью повышения конструктивных,технологиче"ких и эксплуатационных качеств узла, шток установлен в подшипниках равного диаметра,а полость осевого гицропривода разделена поршнем на две части, сообщенные между собой через гидравлическое сопротивление, образованное зазором между наружной шейкой поршня и внутренней поверхностью колпака, причем величина этого зазора больше зазора в подшипниках,766755 Подписное Заказ 7095/8 Т ВНИИП аектная, 4 ППП ПатентУжгород,3. Узел по пп. 1 и 2, о т л и ,ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения управления гидроприводом, штоковая полость гидропривода подклю" чена через обратный клапан к источнику низкого давления.4". Узел по пп. 1-3, о т л и ч а Ь щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности узла, между задним шпиндельным подшипником и штоковой полостью гидропривода выполнена дренажная кольцевая полость, отделенная от штоковой полости гидропривода гидравлическим сопротивлением в виде кольцевой щели Между задней шейкой шпинделя и корпусом шпиндельного узла.5. Узел по пп. 1-4, о т л и Ч а ю щ и й с я тем, что ,регулятор давления в штоковой полости гидроприаода выполнен в виде гидравлического Петенциометра, образованного двумя Последовательно включенными гидравлическими сопротивлениями: регулируемым дросселем между источником давления и штоковой полостью гидропривода и кольцевой щелью между штоковойполостью гидропривода и кольцевойдренажной полостью.6, Узел по пп. 1-5, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью предотвращения аварийных ситуаций, наштоковом торце поршня и на сопрягающемся с ним в крайнем переднем положении шпинделя торце корпуса шпиндельного.узла выполнены соосно осишпинделя кольцевые эквидистантныеповерхности, образующие гидравлическое сопротивление в виде кольцевойщели, а кольцевая полость между этойщелью и кольцевой щелью между задней5 шейкой шпинделя и корпусом шпиндельного узла соединена с реле давления(блокировки вращения шпинделя) .Источники информации,принятые во внимание при экспертизе20 1, Патент СШЛ Р 3533316, кл. 82-2,1970,2. Авторское свидетельство СССРР 584974, кл, В 23 В 19/02, 1976.
СмотретьЗаявка
2652811, 09.08.1978
ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ В-8424, МОСКОВСКИЙ СТАНКОИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ
ШИМАНОВИЧ МОИСЕЙ АБРАМОВИЧ, АСЛИБЕКЯН ФЕЛИКС СУРЕНОВИЧ, НАУМОВ ИВАН НИКОЛАЕВИЧ, ПАНИН ВЯЧЕСЛАВ НИКОЛАЕВИЧ
МПК / Метки
МПК: B23B 19/02
Метки: узел, шпиндельный
Опубликовано: 30.09.1980
Код ссылки
<a href="https://patents.su/4-766755-shpindelnyjj-uzel.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Шпиндельный узел</a>
Предыдущий патент: Устройство для поддержания прутка
Следующий патент: Устройство для дробления стружки
Случайный патент: Стенд для сборки под сварку рабочих колес гидротурбин