Шлифовальная головка

СОЮЗ СОВЕ ТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 511 4 В 24 В 4 ЕН Бониль -ых прецизионМ.: Станкрис. 22 А С". ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗО(71) Северо-Западньп заочный потехнический институт и Ленинградский политехнический институт имМ.И. Калинина(56) Нпиндельные узлыстанков НИИМЛШ С-).строение, 1975, с. 77,801278193(57) Изобретение относится к областистанкостроения, может быть использогано преимущественно на внутришлифовальных станках, и позволяет повысить точность обработки деталейпутем коррекции спектра вибраций иподавления автоколебантпт. В процессешлифования в момент нахождения шарика над участком впадины опорной поверхности шпинделя 2 и корпуса 1кольцо подшипника прогибается, Приэтом увеличивается зазор между кольцом и шариком и уменьшается контактная жесткость смазочного слоя. В мо- Б-Б278193 1 О мент нахождения шарик над уча(.тким выступа котттактнлтт жесгкосп между шариком и кольцом повышает(.я. Прирасположении на опорной поверхности пптинделя участков с паэамтт, периодиО чески повторяющимися через 120контактная жесткость в подппптник периодически изменяется с утроенной частотой вращения шпинделя. При этом Изобретение относится к станкостроению и может быть использованопреимущественно на внутришлифовальных станках,Цель изобретения - повышение точности обрабатываемой поверхности детали путем коррекции спектра вибраций и подавления автоколебаний шпинделя,На Фиг. 1 показана шпифовальнаяголовка в сборе; на фиг, 2 - сечение А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.Шлифовальная головка содержит корпус 1, шпиндель 2 и подшипники 3 и 4качения, установленные на опорныеповерхности шпинделя и корпуса. На опорных поверхностях корпуса 1 и шпинделя 2 под посадочными поверхностями колец подшипников выполнены пазы с переменным угловым тпагом Я. и1 переменной протяженности 1 . Эти параметры связаны для смежных лазов зависимостьюЧ + 1 1; +1 тп1; игде ш и и - натуральные числа напримеры, при убывании шага Ч. и протяженности пазов т; в окружном направлении ш = 3, и = 4.На опорных поверхностях шпинделя пазы переменной протяженности периодически повторяются в окружном на( правлении, например, через 120о Внутри углового шага Ч = 120 выполнено 2+ пазов переменной протяженности с переменным угловым шагом, Величина углового шага определяется выражанием возникают параметрические колебанияв подпьипниках и вибрации шпинделя стой же частотой, которые подавляютавтоколебания шпинделя при обработке,Полное подавление автоколебаний обеспечивается выбором частицы вращения шпинделя и углового ша -га протяженности участков3 ил,И -+1 тП - и,= г (-)1 ( Ш и (- тп-и (-)ЕНа опорной поверхности корпуса 1 5 пазы вьтполненьт такой же протяженности по угловому шагу на секторномучастке, к которому шпиндель 2 поджимается в радиальном направлении впроцессе эксплуатации головки. На переднем и заднем концах шпинделя 2 пазы одинаковой в окружном направлениипротяженности совмещены в поперечномсечении; Пазы выполнены на полнойдлине опорной поверхности под кольца ми подшипников и образуют выступы,ширина которых может быть одинаковой.Глубина 1 т пазов превьппает на 2-3 мкмполовину натяга, создаваемого при посадке колец подшипников на опорные 20 поверхности. Например, на шпинделеглубина Ь пазов вьптолнена равной6 мкм и превышает на 3 мкм половинувеличины натяга в посадке внутреннего кольца, который составляет 34 1 ткм а в другом варианте посадкикольца на шпиндель с зазором 1-2 мкмглубина Ь пазов выполнена равной3 мкм. Глубина Ь пазов на опорнойповерхности корпуса 1 выполнена рав ной 3 мкм при установке наружногокольца подшипника в корпусе с зазором 3-6 мкм. Например, на опорной поверхности шпинделя 2 диаметром 40 ммпод кольцами подшипников выполненотри группы пазов переменной протяженности, расположенных в окружном направлении через 120. Глубина Ь пазов 3 мкм, а ширина выступов на шпинделе 4 мм. Смежные :пазы расположе ны с переменным угловым шагом, равным М,51,7, М 38,8 и Я 29,5 ,аих протяженность в окружном направлении равна 1 12,9, 12 9,7 и Уз7,2 мм. Протяженность пазов и выступов по угловому шагу на опорной поверхности корпуса 1 выполнена такой 5же.Предлагаемое изобретение обеспечивает периодическое изменение, например через 120, жесткости внутреннего кольца подшипника, установ Оленного на опорной поверхности шпинделя, и подавление вибраций шпинделяна собственной частоте. Изменение углового шага Ч. между смежными пазами1переменной протяженности 1 на опорных поверхностях шпинделя и корпусаМ+1 1 +шпо зависимости -в = -3 -=обеспечивает возможность модуляциижесткости колец подшипников на участ ках смежно расположенных пазов и возникновение многочастотных параметрических колебаний подшипников, коррекцию амплитуд колебанийподшипников ишпинделя с частотой, кратной частоте 25вращения шпинделя, и подавление автоколебаний при обработке,Работа шлифовальной головки состоит в следующем.Шлифовальному шпинделю 2 сообщают 30вращение, а в подшипники 3 и 4 качения вводят смазывающее вещество, Привращении шпинделя 2 с внутреннимкольцом подшипника и качении шариковв смазочном слое подшипников 3 и 4возникает сила сопротивления, которая имеет немонотонную скоростнуюзависимость, При этом имеют место колебания шпинделя на собственной частоте Р. При вращении шпинделя 2 и ка чении шариков, которые имеют отклонения диаметральных размеров, на беговых дорожках колец подшипников возникает переменное давление шариковна смазочный слой и на кольца подшип ников и изменяется зазор между шариками и кольцами, а следовательно,изменяется и контактная жесткостьсмазочного слоя. При этом в переходном процессе возникают параметрические колебания в подшипнике, которыеприводят к вибрациям шпинделя 2 счастотой, кратной частоте его вращения.55В процессе шлифования в момент введения обрабатываемой детали в контакт с шлифовальным кругом, который установлен а г.реднем конце шпинделя 2, под действием силы резания возникает упругий радиальный натяг шпинделя 2 в подшипниках 3 и 4 и давление шариков на беговые дорожки колец и опорные поверхности шпинделя 2 и корпуса 1 на секторном участке. В момент нахождения шарика над участком впадины опорной поверхности шпинделя 2 и корпуса 1 кольцо подшипника прогибается, При этом увеличивается зазор между кольцом и шариком и уменьшается контактная жесткость смазочного слоя. В момент нахождения шарика над участком выступа опорной по- верхности шпинделя 2 к корпусаустраняется прогиб колец подшипника, уменьшается зазор между шариком и кольцами. При этом повьппается давление шарика на смазочный слой и контактная жесткость между шариком и . кольцами. При расположении на опорной поверхности шпинделя 2 участков с пазами .еременной протяженности чеорез У = 120 , жесткость колец и контактная жесткость в подшипнике периодически изменяется с частотой равной утроенной частоте вращения шпинделя 2. При этом возникают параметрические колебания в подшипниках и вибрации шпинделя 2 с частотой Гоф которые подавляют автоколебания шпинделя при обработке. Причем полное подавление автоколебаний обеспечивается выбором частоты вращения шпинделя о 3 и углового шага Ч, протяженности участков с пазами переменной протяженности из условия того, что частота вибраций превышает собственную частоту шпинделя Р. Выполнение на опорных поверхностях корпуса 1 и шпинделя 2 пазов с переменным углоным шагом М и переменной протяжен 1ности, изменяемыми по зависимостиЧ+1 1 +1 шЧ; 1, иобуславливает изменение жесткости колец подшипников ижесткости смазочного слоя между шариками и кольцами с переменным периодом и параметрические колебания подшипников со шпинделем с широким спектром кратных частот г и 1 и коррекцию амплитуд колебаний шпинделя с частотами, кратными частоте его вращения. За счет этого с одной стороны уменьшается уровень параметрических колебаний с любой указанной частотой г о 3 и амп литуды вибраций с частотой, равнойудвоенной частоте вращения шпинделя,а с другой стороны расширяется диапазон частот, в котором наступаетполное подавление автоколебаний шпин.деля на первой и последующих гармониках,Формула изобретенияШлифовальная головка, содержащая корпус и шпиндель с подшипниками качения, установленными на их опорных поверхностях, о т л и ч а ю щ а я -с я тем, что, с целью повышения точности обработки, на опорных поверхностях шпинделя и корпуса выполнены участки с пазами переменного углового шага, при этом на шпинделе участки с пазами периодически повторяются в окружном направлении и пазы одинакового углового шага на обоих опорах 1 О шпинделя совмещены в поперечном сечепии, а на корпусе пазы в опорах выполнены диаметрально противоположно и только на участках, воспринимающих радиальную нагрузку.278193 Составитель В. Зайцевп Техред Л.Сердюкова Коррект ипенк актор Е 4 аказ 679 Т роизводственно-полиграфическое предприя ород, ул. Проектна ВНИИ по 13035, Голамск дарственного ком изобретений и отЖ, Раушская Подписное ета СССР ытий аб., д. 4