Шлифовальная головка

.8)лы прец1, И,:76-77,ионных танкоис, 22 б. ГОЛОВКА, содерь нз опорахсвязаннымиской пружиной онотонно ине дуги,еньшаемое ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(54) (57) ШЛИФОВАЛЬНАЯ жащая корпус и шпинд с подшипниками качен между собойцилиндри,801194659 А БРЕТЕНИЯ сжатия, выполненной в форме втулкис пазами, расположенными перпендикулярно ее оси с одинаковым угловымшагом и образующими упругие элементы, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью расширения технологических возможностей путем повышениявиброустойчивости, в пружине дополнительно в один или несколько уровней по длине с угловым шагом на каждом уровне 120 выполнены упругиеэлементы, изогнутые дугообраэно ирасположенные зеркально и с зазоромотносительно друг друга, при этомдополнительные упругие элементы име ют переменное сечени1Изобретение относится к станко"строению и может быть использованопреимущественно на внутришлифовальных станках,Целью изобретения является расширение технологических возможностейпутем повышения виброустойчивостишлифовальной головки.Поставленная цель достигаетсяза счет стабилизации осевого усилиясжатия подшипников качения, что позволяет использовать шлифовальнуюголовку в режимах прецизионного,скоростного и силового шлифования.На Фиг. 1 показана шлифовальнаяголовка в сборе; на Фиг, 2,3 - пружина сжатия в свободном состоянии;на Фиг, 4,5,6 - сечения А-А, Б-Б,В-В на фиг. 2 в плоскости вращенияшпинделя соответственно; на фиг.7упругая характеристика пружины сжатия.Шлифовальная головка состоит изкорпуса 1 и шпинделя 2, установленного на опорах с подшипниками качения 3 и 4, связанными в осевом направлении с корпусом 1 цилиндричес 1кой пружиной сжатия 5, выполненнойв Форме втулки с упругими в осевомнаправлгчии элементами и сжатой гайкой 6. В корпусе 1 установлен стопор 7 и регулировочные винты 8 дляограничения и фиксирования осевогоположения пружины 5 в корпусе 1 приразличных режимах эксплуатации.Пружина сжатия 5 (фиг.2) выполнена в форме втулки с пазами на еецилиндрической поверхности. Со стороны одного торца пазы прорезаныперпендикулярно оси пружины 5 содинаковым угловым шагом, равным120 ф, а смежные по высоте втулкипазы также смещены на угол 120,за счет чего созданы упругие восевом направлении элементы 9. Состороны другого торца втулки выполнены упругие элементы 10-13 дугообразной формы переменного сечения,уменьшаемого монолитно к их среднейчасти, и расположенные попарно внаправлении оси втулки и зеркальноотносительно друг друга. Каждая пара этих элементов расположена вокружном направлении с одинаковым0угловым шагом 120 для созданияравномерного осевого натяга .на подшипники 3, 4 в окружном направлениии исключения возможного "раскрытиястыка" подшипников при высокой ско 194659 2.рости вращения шпинделя. В среднейчасти тыльная сторона смежных упругих э.зментов 1 О - 13 может быть выполнена с прямолинейными участками.ЭНаружная и внутренняя поверхностиизогнутых упругих элементов 10-13по их ширине совмещены с цилиндрическими поверхностями втулки, а ихнаименьшая толщина выполнена в окруж 1 ном направлении на середине длиныдугообразных упругих элефднтов 1013. В осевом направлении упругиеэлементы дугообразной формы могутбыть расположены на несколькихуровнях, например упругие элементы10 и 11 на первом уровне, а элементы12 и 13 на втором уровне (фиг.3).Пружина 5 сжатия установлена в корпусе 1 головки и сжата в направлении ее оси гайкой 6 совместно сподшипниками 3, 4. При этом расстояние между зеркально расположенными смежными упругими элементами10-13 в средней их части составляет20-50 мкм, Нижний предел величинызазора 20 мкм определяется погрешностями изготовления деталей ипроцессом сборки головки, а такжеизменения линейных размеров вследствие теплового удлинения шпинделя.30Верхний предел зазора обеспечивает устойчивый режим работы головки,т.е, условие "квазинулевой" характеристики жесткости пружины. Увеличение зазора свыше 50 мкм резко ухудшает работоспособность головки привозникновении больших осевых нагрузок на шпиндель и может вызватьразрушение пружины.Для контроля зазора между тыльными сторонами элементов 10-13 присборке головки в корпусе 1 могутбыть выполнены смотровые отверстияс резьбовой заглушкой, Жесткостьупругих элементов 9 в осевом направлении выполнена в несколько разбольше, например в 2 раза, и составляет 100 ДаН/мм по сравнению сжесткостью элементов 10-13, а суммарная жесткостьпружины 5 сжатойгайкой 6 в корпусе 1 в осевом направлении составляет около 70-80 ДаН/мм.Упругий осевой натяг на подшипникикачения 3, 4, например 50 ДаН, созданный осевым смещением гайки 6 на55 шпинделе 2 за счет сжатий пружины5 на величину 1,5-2 мм, меньшерадиального усилия шлифования в2-3 раза,Шлифовальная головка работает следующим образом.В момент наладки головки и сжатия пружины 5 каждый иэ упругих элементов пары 10-13 до вступления в контакт воспринимает определенную часть осевой нагрузки. Зависимость осевой нагрузки от перемещений имеет мягкий характер, т.е. жесткость элементов 10-13 уменьшается (фиг.4 линии 1, 2 и 3). При достижении критической нагрузки, т,е. 50 ДаН, упругие элементы 10 и 11 теряют продольную устойчивость. Этому моменту соответствует жесткость упругого элемента 10 и 11, теоретически .приближающаяся к нулю. Однако, если удвоенная величина прогиба элементав окружном направлении в момент потери продольной устойчивости ста.новится равной зазору между упругими элементами 10 и 11 пружины, установленной в головке, то жесткость упругих элементов 10 и 11 резко возрастает, так как они между собой введены в контакт (фиг,4 линия 3). При этом упругие элементы 10 и 11 пружины 5 выполняют роль упругого ограничителя осевых перемещений колец подшипников 3, 4 и шпинделя 2. В этот момент при сжатии пружины 5 повышается упругая деформация элементов 9, 12 и 13, которые выполнены более высокой жесткости. При этом упругая характеристика пружины 5 сжатия имеет почти линейную зависимость при сжатии пружины до 2 мм 1(см.фиг.4 линия 4).Шлифовальная головка может работать в нескольких режимах. Например, при использовании пружины, показанной на фиг.2 - в режиме прецизионного шлифования, на фиг. 3 - в режимах скоростного и силового шлифования.Для перехода в режим прецизионного шлифования регулировочным винтом 8 исключается давление упругих элементов 9, 12 и 13 пружины 5 на подшипники 3, 4 качения, а ослабленный осевой натяг создается сближением концов упругих элементов 10 и 11 при гарантированном зазоре между их тыльными сторонами за счет осевого смещения гайки б на шпинделе 2. 5 1 О 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 Пружина 5 сжатия, показанная на фиг,3 с двумя уровнями упругих элементов 10-13, предусмотрена для использования шлифовальной головки в режимах силового и скоростного шлифо 1вания. В последнем случае регулировочный винт 8 введен в контакт с упругим элементом 9 для создания зазора между тыльными сторонами упругих элементов 12 и 3, а упругие элементы 10 и 11, имеющие более низкую жесткость по сравнению с элементами 12 и 13, введены в контакт между собой их тыльными сторонами, В этом варианте упругие элементы 12 и 13 пружины 5 сжаты в корпусе 1 головки более высокой осевой силой, например Ро = 75 кгс.При эксплуатации головки в процессе шлифовачия шлифовальному шпин,целю 2 сообщают вращение, преимущественно с зарезонансной частотой колебания шпинделя 2 с абразивным кругом. В момент установившегосяпроцесса прецизионного шлифования при малом радиальном и осевом усилиях обработки и малом осевом натяге на подшипники 3, 4, созданными упругими элементами 10 и 11, между средними их частями имеется зазор 20- 50 мкм, которому соответствует "квазинулевая" жесткость пружины 5Величина зазора 20-50 мкм превышает величину возможного осевого смещения шпинделя на участке между подшипниками 3, 4. При этом обеспечивается постоянный натяг пружины 5 и постоянная величина усилия на под" шипники 3 и 4, например 50 ДаН, не зависящая от теплового удлинения шпинделя 2 и отклонений линейных размеров пружины 5, корпуса 1, осевых вибраций подшипников и др, Одновременно уменьшается собственная частота подшипников со шпинделем в осевом направлении, приближаясь к нулевой вследствие "квазинулевой" жесткости упругих элементов 10 и 11. За счет низкой собственной частоты происходит. стабилизация осевого усилия поджима подшипников, снижение осевых колебаний шпинделя и подшипников и устанавливается устойчивое качение шариков в подшипниках в режиме эксплуатации головки./ Тираж 768ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений 3035, Москва, Ж, Раушск Подписнмитета СССР и открытии я наб., д. 4/5 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная