Шпиндель станка

О П И С А Н И Е (п)931429ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоввтскинСоциалистическиеРесттублик(5)М. Кл. В 24 В 41/04 3 ЪдуАэрдтинный квинтет СССР нд делам нздбретеннЯ н дтерытнЯ.1(088.8) Дата опубликования описания 30. 05. 82(72) Авторы изобретения Иинце аи Минский филиал Всесоюзного научно-исслед конструкторско-технологического институтпромышленности(71) Заяантел 54) ШПИНДЕЛЬ СТАН 2ицно заполнены теплоноси танкоейство уществ тришли ся к вала выполнень м конуса 0,5-3 м у торцов вала ности концов ва он углметровер танка, выптановленно хлаждения. я на концах в рами ажде виде астей осевого Недостатком известного шпи является низкое качество обраб мой поверхности.Цель изобретения - повышение качества обрабатываемой поверхности.Поставленная цель достигается.тем, что в обоих концах вала выполненыт 5 герметичные каналы с резьбами, на правление которых противоположно направлению вращения вала, а в корпусе образованы кольцевые герметичные полости, ча поверхностях с меньшим20 диаметром которых выполнены резьбы, при этом в указанные резьбы уложе- ны фитили, а герметичные полости и Изобретение относистроению, а именно книю шпинделей станковно наиболее быстроходвальных.Известен шпиндельненный в виде вала, ув корпусе на опорах каналы част телем. Каналы в коническими и меньшим д Наружные снабжены ре Ребра ох выполнены внасоса,На ребрах охлаждения в виде лопастей осевого. насоса неподвижно зак реплены втулки.Кроме того, в отверстиях концов вала установлены термобаллоны с сильфонно-диафрагменными клапанами.На фиг, 1 схематически показан шпиндель, продольный разрез, с резьбовыми каналами в концах вала и гладкими наружными их поверхностямит на фиг. 2 - то же, с коническими канала" ми в концах вала; на фиг. 3 - ребра охлаждения; на фиг. 4 - резьбовые каналы в концах вала, в которых уста93142 3новлены термобаллоны с сильфонно-диафрагменными клапанами; на фиг,движение конденсата по резьбе.Шпиндель (фиг. 1) имеет вал 1, который на опорах 2 (например, скольжения, гидродинамических, гидростатических или качения с различными типами шарико-, роликоподшипников) установлены в корпусе 3. На корпусе 3 на.резаны резьбы А и Б и он герметично озакрывается гильзой 4, в которойсовместно с корпусом 3 выполнены по-,лости В и Г, В этих полостях проложены фитили 5 и 6 в виде стекловолокна,металлической сетки или другого капиллярно-пористого материала. В валу1 выполнены резьбовые каналы Д и Е,,которые, герметично закрываются заглушками 7 и 8, Направление резьбы скаждой стороны вала является противо Оположным направлению его вращения.При этом свободные концы Ж и 3 вала 1выполнены гладкими.При втором варианте исполнения(фиг, 2) на корпусе 3 резьбы не выолняются, а на валу 1 вместо резьбовых каналов выполнены конусные канаолы Д и Е с углом конуса с = 0,5-3На одном свободном конце вала 1 выполнены ребра охлаждения И а на другом 1его конце установлен радиатор 9 охлаждения, который выполнен из более теплопроводного материала (например алюминия), чем материал вала 1.Возможно выполнение сквозного резьбового канала в валу, но в этом случае левая и правая резьбы должнывстретиться в центре межопорного пролета вала, где и устанавливается гер.метицная перегородка,Ребра охлаждения (фиг. 3) могутбыть выполнены в виде лопастей осевого насоса К и Л, на котооых могутбыть установлены втулки 10 и 11.В резьбовых каналах Д и Е (фиг. 4)45могут быть установлены термобаллоны12 и 13 с сильфонами 14 и 15 совместно с диафрагмами 16 и 17. Сильфоны14 и 15 имеют штоки с клапанами 18 и19, которые помещаются в клапанных50отверстиях диафрагм 16 и 17.Во всех случаях полости В и Г,резьбовые каналы Д и Е частично заполняются теплоносителем (напримерспиртом, Фреоном, аммиаком, ацето 55ном или водой и т,п.) и вакуумируются.Шпиндель работает следующим образом. 9 4При вращении вала 1 (Фиг. 1) происходит нагревание его опр 2. Выделяющееся при этом тепло распространяется как по валу 1, так и по корпусу 3. При этом в близлежащих к опорам участках полостей В и Г корпуса 3 и резьбовых каналах Д и Е вала 1 происходит нагревание с испарением теплоносителя. Образующиеся пары теплоносителя перемещаются в холодные участки полостей В и Г корпуса 3 и резьбовых каналов Д и Е вала 1, где происходит конденсация паров теплоносителя. Образовавшийся в холодных участках полостей В и Г конденсат при помощи капиллярного Фитиля и резьб транспортируется в нагретые участки этих полостей. Образовавшийся в холодных участках резьбовых каналов Д и Е вала 1 конденсат транспортируется в их нагретые участки под действием центробежных сил с помощью резьб. При конусном исполнении каналов Д и Е (Фиг. 2) конденсат также транспортируется под действием центробежных сил по конусу в нагретые участки этих отверстий.Процесс нагревания теплоносителя в нагретых участках герметичных полостей и каналов, его испарения,кон. денсации в холодных участках полостей и каналов и возврат в нагретые участки происходит непрерывно. Температура нагретых участков полостей и каналов ограничена температурой насыщения теплоносителя, которая,например, для воды составляет 100 С, аммиака - 33,1 С, Фреона23,8 С, фреона 29,8 С,. Фреона-40,8 С, ацетона 56,5 оС. При этом температура нагретых участков полостей и каналов не может быть выше температуры насы. щения теплоносителя до тех пор, пока он не испарится полностью, а так как конденсат возвращается к нагретым участкам, то температура в них постоянно не превышает температуры насы щения теплоносителя. Выделяющееся в опорах .тепло расходуется на испарение теплоносителя. Таким образом, температура опор шпинделя определяется температурой насыщения теплоносителя и теплопроводностью стенок корпуса от опор к полостям и теплопроводностью вала от опор к каналам а гакже интенсиь ностью теплопередачи холодными час 1 ми корпуса и вала в окружающую сре931429 Формула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизе5С целью повышения интенсивноститеплоотдачи холодными участками вала в окружающую среду на этих участках выполнены ребра охлаждения И(фиг. 2) и радиатор 9 охлаждения. Даль-нейшее повышение интенсивности теплопередачи достигается выполнением ребер охлаждения К и Л (фиг, 3) в виделопастей осевого насоса и установкина них втулок 10 и 11, так как лопасти осевого насоса обеспечивают интенсивное прокачивание воздуха окружающей среды в межлопастном пространст.ве. При этом в предлагаемом шпинделе наиболее интенсивный теплоотводобеспечивается от наиболее нагревающихся опорных шеек вала шпинделя и,например, от внутренних колец подшипников.В отдельных случаях требуется обес.10лечить постоянную наперед заданнуютемпературу опор шпинделя. Эта задачарешается следующим образом. В нагреваемых участках резьбовых каналовД и Е (фиг. 4) установлены термобал- длоны 12 и 13, которые содержат двухфазную жидкость (например ацетон).Термобаллоны заканчиваются сильфонами 14 и 15, к подвижным торцам которых прикреплены штоки с клапанами18 и 19. Последние размещены в клапнных отверстиях диафрагм 16 и 17,которые установлены на границе раздела нагреваемых и холодных участковэз,реэьбовых каналов Д и Е. Пока темпе".ратура е нагретых участках резьбовыхканалов Д и Е достаточно высока,клапаны. 18 и 19 полностью открыты ине препятствуют переиосу тепла в холодные участки резьбовых каналов Д40и Е. Как только температура нагретыхучастков падает до допустимо низкой,объем жидкости в термобаллонах 12 и13 уменьшается, сильфоны 14 и 15снижаются и клапаны 18 и 19 перекры 43вают отверстия в диафрагмах 16 и 17.Отвод тепла от нагретых участков резьбовых каналов Д и Е прекращается. Под. бором жидкости для термобаллонов и соответствующих параметров сильфоновобеспечивается стабилизация необходи-30мой наперед заданной температуры опоршпинделя. ЬТаким образом, изобретение позволяет повысить быстроходность и жесткость шпинделя, благодаря чему повысится производительность и качество обрабатываемой поверхности. 1. Шпиндель станка, выполненный в виде вала, установленного в корпусе на опорах, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества обрабатываемой поверхности, в обоих концах вала выполнены герметичные каналы с резьбами, направление которых противоположно направлению вала, а в корпусе образованы кольцевые герметичные полости, на поверхностях с меньшим диаметром которых выполнены резьбы, при этом в укаэанные резьбы уложены Фитили, а герметичные полости и каналы частично заполнены теплоносителем2. Шпиндель по и. 1, о т л и ч а ю- щ и й с я тем, что каналы в концах вала выполнены коническими с углом конуса 0,5-3 и меньшим диаметром у торцов вала.3. Шпиндель по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что,наружные поверхности концов вала снабжены ребрами охлаждения.Шпиндель по и. 3, о,т л и ч а ющ и й с я тем, что ребра охлаждения на концах вала выполнены в виде лопастей осевого насоса,5, Шпиндель по и. 3, о т л и ч а ющ и й с я тем, что на ребрах охлаждения в виде лопастей осевого насоса неподвижно закреплены втулки. 16. Шпиндель по и. 1, о т л и ч а ющ. и й с я тем, что в отверстиях концов вала установлены термобаллоны с сильфонно-диафрагменными клапанами. 1. Авторское свидетельство СССРМ 456707, кл. В 24 В 41/04, 1972931129 Составитель А. ШутТехред И, Гайду орректор Н. Ст Михее Редак Заказ лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4/16 Тираж 882ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений11303 Москва, ИР Подлисноеомитета СССРоткрытийшская наб., д. /5