Шпиндель станка — SU 986614 (original) (raw)
ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оо 986614 Сфвз СоветскихСциалистичесиихРеспублик(р 11 М Кп 3 с присоединением заявки Йо В 23 В 25/06 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(54) ШПИНДЕЛЬ СТАНКА Изобретение относится к областистанкостроения и может быть использовано в конструкциях шпинделей станиоваБИзвестен шпиндель станка, выполненный в виде вала, установленногов подшипниках качения в корпусе, исодержащий нагружающее устройство,создающее нагрузку.на подшипники, и Оуправляемое от схемы через датчик:измерения рабочей нагрузки, и трехфазный электродвигатель привода шпинделя (1Недостатком известного шпинделяявляется низкая точность за счет бо- Злысого износа подшипников и невозможности радиальной регулировки.Целью изобретения является повышение точности и срока службы шпинделя,Поставленная цель достигаетсятем, что между наружными кольцамиподшипников опор или в опорах установлены втулки, выполненные из магнито-стрикционного материала например, 25пермалоя, сплавов железо-кобальт или.железо-никель и других) с катушкойи магнитопроводомт а схема уйравления снабжена регулируемым делителемнапряжения, включенным выходом к ка 30 гушке, а входом к датчику измерения рабочей нагрузки, выполненному в виде трансФорматора тока, включенного в одну-из Фаз электродвигателя привода шпинделя. Между подшипниками и корпусом шпинделя установлены втулки из немагнитного материала, на которых установлены магнитострикционные втулки с объемной или поперечной магнитострикцией с катушкой и магнитонроводом.На фиг. 1 схематически показан предлагаеиай шпиндель (продольный разрез в двух исполнениях: с одним (верхняя половина чертежр) и двумя нижняя половина чертежа) подшипниками в опорах; на Фиг. 2 - схема включения катушки магнитострккционно го нагружения для создания натяга в подшипниках опор шпинделями на Фиг. 3 показан шпиндель в двух исполнениях: с магнитострикционщпчи втулками между вагруженными кольца,ми подшипников каждой опоры верхняя ;половина чертежа и с подшипниками опор установленными во втулках малойесткости из немагнитного материаланапример, бронзы, чугуна, латуни 1, йа которых установлены втулки из магнитострикционного материала с объем 986614Формула изобретения ной или поперечной магнитострикцией, с катушками и замыкающими магнитопроводами,.Шпиндель имеет вал 1, которыйна подшипниках 2 (радиально-упорныхшариковых или роликовых, или шариковых радиальных) установлен в корпусе 3. В каждой опоре может быть установлено по одному, два и болееподшипников, при этом в опорах подшипники установлены по системе тандем (" лицо к спине"), а между опорами в ,по О-образной системе (" Спинак спине") . В расточке корпуса 3 илимежду подшипниками 2 установленымагнитострикционная втулка 4 с катуш кой 5 и магнитопроводом б; При этомдля исключения влияния, создаваемого катушкой 5 магнитного поля наработоспособность подшипников, установлены экранирующие кольба 7 изнемагнитного материала (например,бронзы, чугуна 1 из такого же материала выполнены распорные втулки 8.Катушка 5 через регулируемый делитель 9 напряжения включена во вторичную обмотку 10 трансформатора тока, который включен в одну из фаз 11электродвигателя 12 привода шпинделя.Если же втулки 4 с катушками 5 имагнитопроводами б установлены между подшипниками каждой опоры, топредставляется возможным радиальноупорные подшипники 2 (шариковые илироликовые) установить по О-образнойсистеме ("спина к спине"), ц результате чего повышается жесткость опор.Когда шариковые или роликовые подшипники 2 (радиально-упорные, двухрядные радиальные и т.п.) установлены во втулках 13 малой жесткостииз немагнитного материала, которые,в свою очередь, установлены во втулках 4 из магнитострикционного материала с объемной или поперечной магнитострикцией, с катушками 5 и магнитопроводами б, то радиально-упорныеподшипники могут быть установленыпо различным системам, более того,в опорах могут быть использованырадиальные подшипники различных типов.Шпиндель работает следующим образом.Когда шпиндель не вращается, тов его подшипниках имеет место зазор.С запуском шпинделя во вращение через его катушки 5 протекает электрический ток, что создает магнитноеполе, под действием которого магнитострикционные втулки 4 увеличиваютсвои размеры, посредством чего сокращается зазор в подшипниках 2. Приэтом величина сокращения зазора вкакой-то степени пропорциональнамощности холостого хода шпинделя. 65 Необходимая степень пропорциональности устанавливается с помощью регулируемого делителя 9 напряжения.С началом процесса резания потребляемая мощность электродвигателя 12привода шпинделя существенно увеличивается, что, в конечном счете,приводит к созданию натяга в подшипниках 2, который пропорционален мощности резания. Для шпинделя, который показан на нижней половине чертежа на фиг. 3, натяг в подшипниках.2 (которыми могут быть и радиальные)создается за счет уменьшения поддействием магнитного поля катушки 5внутреннего диаметра (эффект объемной или поперечной магнитострикции)магнитострикционной втулки 4, т.е. вданном случае имеет место не осевой,а радиальный натяг,Таким образом, в предлагаемомшпинделе его подшипники не нагружены натягом до тех пор, пока не начался процесс резания. Величина жесоздаваемого магнитострикционнымивтулками натяга пропорциональна мощности резания и регулируется непрерывно и автоматически. В результатеэтого существенно уменьшается износ подшипников при вращении шпинделя на холостом ходу, а благодаря оптимальности натяга по величине и вовремени износ подшипников такженесколько меньше и при работе шпинделя под нагрузкой, что существенноувеличивает срок службы (наработку)шпинделя. При этом с обеспечениемоптимального по величине и во времени натяга повышается точность вращения .шпинделя, что благоприятносказывается на качестве обработкидеталей. 1, Шпиндель станка, выполненный в виде вала, установленного в подшипниках качения в корпусе, и содержащий нагружающее устройство, создающее нагрузку на подшипники и упг. равляемое от схемы через датчик измерения рабочей нагрузки, и трехфазный электродвигатель привода шпинделя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и срока службы, в корпусе шпинделя между нагружнымис кольцами подшипников установлена втулка из магнитострикционного материала с катушкой и магнитопроводом, причем схема управления снабжена регулируемым делителем напряжения, подключенным выходом к катушке, а входом - к датчику измерения рабочей нагрузки, выполненному в виде трансформатора тока, первичной обмоткой которого является одна из Фаз электродвигателя986614 г х ИИПИ Заказ 10396/16 Тираж 1104 Подпис илиал ППП "Патент", г.ужгород, Ул.Проектная,привода шпинделя, а другая подключена. к датчику нагрузки.2, Шпиндель по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что между наружными кольцами подшипников каждой опоры и корпусом шпинделя установлены втулки из немагнитного материала, на которых .установлены магнитострикционные втулки с объемнойили поперечной магнитострикциейс катушкой и магнитопроводом. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 745596, кл. В 23.В 25/06, 1977.