Шпиндельный узел

Шпиндельный узел

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при разработке шпиндельных узлов различных групп. Цель изобретения - повышение точности обработки путем стабилизации положения оси шпинделя. Шпиндельная бабка 1 размещена в корпусе 9, при этом корпус бабки выполнен из материала, коэффициент линейного расширения которого в 2 раза превышает аналогичный параметр корпуса 9. 4 ил.

СОЮЗ СООЕТСНИХ

СОЦИАЛ4СТИЧЕСНИХ

КСПуБЛИН сЮ 4 В 23 В 19 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И OOTOPOMOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЕМ

ПРИ VHHT СССР (21) 4279274/25-08 (22) 07.07.87 (46) 23,07.89. Бюл. 11д 27 (71) МВТУ им. Н.Э.Баумана (72) В.В.Додонов (53) 621.941(088.8) (56) Точность и надежность станков с ЧПУ./Под ред. А.С.Проникова. — М.:

Машиностроение, 1982, с. 92-94.

„.ЯО„„ ящ щ А 1

; (54) ШПИНДЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ (57) Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при разработке шпиндельных узлов различных групп. Цель изобретения — по-i вьппение точности обработки путем ста билиэации положения оси шпинделя.

Шпиндельная бабка 1 размещена в корпусе 9, при этом корпус бабки выполнен иэ материала, коэффициент линей- ного расширения которого в 2 раза превышает аналогичный параметр корпуса.9. 4 ил.

1495001

Шпинпельный узел работает следующим образом

При включении станка и опорах 6 и 7 шпинделя 8, а также внутри корпуса 2 генерируются тепловые потоки, нагренан»яи. как корпус 2, так и уор

Изобретение относится к станко— строению и может быть использовано при разработке шпиндельных узлов станков различных групп. 5

Цель изобретения — повышение точности обработки путем стабилизации положения оси шпинделя.

На фиг.1 приведен шпиндельный узел, поперечный разрез; на фиг ° 2 — 10 то же, продольный разрез, на фиг.3 и 4 — шпиндельный узел, варианты исполнения.

Шпиндельный узел содержит шпиндельную бабку 1, которая включает 15 корпус 2 с двумя расточками 3 и 4 под подшипники 5 опор 6 и 7 шпинделя

8. Бабка установлена в дополнительном корпусе 9 и фиксируется относительно него по плоскости разъема 10 20 болтами и штифтами 11. Дополнительный корпус имеет базовые элементы 12, с помощью которых он сопрягается с несущей деталью станка. По боковым поверхностям 13 и 14 в зоне опор 6 и

7 шпиндельная бабка 1 опирается на регулируемые болтами 15 роликовые направляющие 16 качения, установленные по обеим сторонам бабки 1 в зоне опор 6 и 7.

Нижняя часть 17 корпуса 2 бабки

1 связана с корпусом 9 посредством упругих пластин 18. Корпус 2 бабки

I может иметь исполнение в виде замкнутой коробки с крьппкой 19. 35

Возможен конструктивный вариант предлагаемого шпиндельного узла, в котором корпус 2 фиксируется относительно корпуса 9 упругими пластинами

18. Корпус 2 жестко соединен с кор- 40 пусом 9 посредством двух металлических планок 20 в плоскостях 21 и 22.

Упругие пластины 18 жестко крепятся к корпусу 9 и к корпусу 2 болтами

23, Кеталлические планки выполнены 45 из материала с большим значением коэффициента линейного расширения, чем у корпуса 9, Сам корпус 2 при этом может быть изготовлен из материала с любым коэффициентом линейного расширения, его значение не влияет на смещение оси шпинделя 8. или

II k

h = Н э (6) пус 9, то есть при повышении избыточной температуры t корпуса 9, одновременно повышается также и температура к дополнительного корпуса 9.

При этом смещение Х 10 крепления корпуса 2 происходит в положительном направлении вдоль оси

Х, а смещение шпиндельных опор 6 и

7 — Х происходит в отрицательном направлении — X относительно плоскости 10. При этом в соответствии с расчетами и экспериментальными исследованиями установлено, что избыточная температура корпуса 2 t во всем ра-.

Э бочем диапазоне температур работы узла вьпче избыточной температуры корпуса 9 t; при этом между избыточными температурами t < и t> при рабочих режимах узла существует зависимость

t3 k4tI,y (1) где k = 1,2-1,3 в рабочем диапазоне температур при эксплуатации узла, то есть при t =10-50 С.

Таким образом, чтобы ось шпинделя не меняла своего положения вдоль координаты Х, необходимо соблюдение условия 1 к (2) где бь — тепловые смещения корпуса

2 на длине h определяющей положение оси шпинделя: тепловые смещения корпуса

9 на длине Н, определяющей тепловые смещения плоскости крепления корпуса 2, В свою очередь величины Ь Ер и

Ь L < определяются уравнениями

6 1. = о э h t» (3)

ЬЕ„= С,. Н е„, (4) где М.э — коэффициент линейного расширения материала корпусного элемента 2р о(,к — коэффициент линейного рас-. ширения материала корпуса 9.

Если в качестве материала корпуса

9 использовать чугун (gz =1 Г 1/ С), ° а для корпуса 2 применить дюралюминий (g.э =22х10 1/ С) и обеспечить, чтобы

I«ý l = i LI,l (5)

ro э э 4 1

1495001

k*

Н

k (7) 0z

Приняв из (1) --- = --- и обоэнаk

Ыу чив ---- = k, получим (д,Ф

Если, например, шпиндельный узел

-6 о имеет размер Н=360 мм,о „ =11х10 1/ С

al> =22х10 1/ С k=1,2, то для обеспечения условий (2), (5) размер Ь должен быть равен

1 1

h = 360 х — — x ----- = 150 мм

2 1,2 15

Расчетное смещение g 1 оси 0<0< шпинделя 8 вдоль оси Х при условии

tI,=50 С и при отсутствии корпуса 2 равно

d 1 = о (Н вЂ” h)

dl = 11 х 10 (360-150)х50=120мкм.

Использование предлагаемого узла позволяет получить расчетное нулевое 25 смещение оси шпинделя 8.

Возможные отклонения от нулевого положения оси шпинделя 8 от начального положения 0 0 определяются пере- 3ц ходными тепловыми процессами, неуста:новившимися температурами корпусов 9 и 2, колебаниями значений коэффициен" тов k, 1, в рабочем диапазоне температур узла, Предлагаемая конструкция оГ>еспечивает повышение точности производительности обработки.

Формула изобретения

Шпиндельный узел, содержащий шпиндельную бабку со шпинделем, установленным в опорах корпуса, а также привод, отличающийся тем, что, с целью повышения точности обработки путем стабилизации положения оси шпинделя, узел снабжен дополнитеЛьным корпусом и направляющими каче-ния, при этом шпиндельная бабка pasмещена в дополнительном корпусе с жесткой фиксацией ее к верхней части последнего и с возможностью взаимодействия нижней части кррпуса с дополнительным посредством введенной в узел упругой пластины, а направляющие качения размещены между вертикальными стойками корпусов, при этом корпус шпиндельной бабки выполнен иэ материала с коэффициентом линейного расширения, в два раза превышающим коэффициент линейного расширения,ма териала дополнительного корпуса.

1 495001

gg tZ

/5

1jf Щурф

Составитель 10.Åëü÷àíèí

Редактор С.Патрушева Техред Л.Олийнык Корректор Э.Лончакова

Закаэ 4155/7 Тирам 831 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводствеш1о-иэдательский комбинат "Патент", г. Умгород, ул. Гагарина, 101