Способ прецизионного шлифования вала электрошпинделя. Электрошпиндель шлифовальный


Электрошпиндель металлорежущего станка

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

9 1 т2

1 в

lQ (T

Ю 4 (21) 4602506/08 (22) 12.10.88 (46) 23,03,91. Бюл. М 11 (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН 6ССР (72) В,H:Êîëîäåæíûé, Н.Т.Минченя, В.Т.Минченя и В.Ф.Кохэн (53) 621.923,5(088,8) (56) Королев Э.Г. Электрошпиндели для высокоскоростного внутреннего шлифования. — М.: Машиностроение, 1984, с.12. (54) ЭЛЕКТРОШПИНДЕЛЬ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в прецизионных шлифовальных станках. Цель

„„БЫ „„1636197 Al изобретения — пов ы шение дол говечности электрошпинделя путем уменьшения момента трения в опорах за счет создания

Ьсевых колебаний. В электрошпинделе магнитопровод вала-ротора 5 выполнен конусным с углом конуса 10--20 . При подаче переменного электрического тока на обмотку статора 8 возникает электромагнитное поле. которое возбуждает дополнительное переменное усилие, обусловленное пульсациями от наложения трех фаз питающего напряжения. В результате действия этой силы и силы упругой деформации подшипников 6,7 возникают осевые колебания вала-ротора вместе с внутренними кольцами подшипников. 1 табл, 1 ил.

1636197

20

30

55

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в прецизионных шлифовальных станках.

Целью изобретения является повышение долговечности электрошпинделя путем уменьшения момента трения в опорах за счет создания осевых колебаний.

На чертеже представлена конструкция электрошпинделя.

Электрошпиндель включает корпус 1 с рубашкой 2 охлаждения, в когором установлены передний 3 и задний 4 щиты. Вал-ротор 5 смонтирован на радиально-упорных шарикоподшипниках 6 и 7, которые как в передней, так и в задней опорах установлены по схеме "тандем". Внутренние кольца подшипников устанавливаются на вап 5 по неподвижной посадке, а наружные кольца имеют подвижную посадку для обеспечения воэможности осевого перемещения при создании натяга. На внутренней поверхности корпуса 1 крепится магнитопровод статора

8 с обмоткой 9, а на вал-ротор 5 устанавливается магнитопровод 10, выполненный на конус, причем угол конуса 10 — 20 . Вершина конуса может быть направлена как к передней, так и к задней опорам шпинделя, Упругие элементы 11 через компенсаторное кольцо 12 воздействуют на наружные кольца подшипников 7. В заднюю крышку 13 ввернут штуцер 14 для подачи масляного тумана, Охлаждающая жидкость подводится через штуцер 15. Подшипники 7 крепятся с помощью гайки 16. Вал-ротор 5 имеет лыску 17 для удержания его при закручивании гайки 18, удерживающей подшипники 6 и образующей с передней крышкой 19 лабиринтное уплотнение.

Электрошпиндель работает следующим образом.

При подаче переменного электрического тока, частота которого зависит от требуемой частоты вращения шпинделя, в обмотку статора 9 возникает электромагнитное поле. которое приводит во вращение вал-ротор 5 и одновременно благодаря конусности магнитопровода 10 вала-ротора 5 возбуждает усилие, направленное вдоль оси вала-ротора 5 в сторону уменьшения диаметра магнитопровода 10. Это усилие наряду с постоянной составляющей включает переменную составляющую, обусловленную пульсациями от накопления трех фаз питающего напряжения. Частота этих пульсаций в три раза выше частоты тока питающей сети, Под действием переменной составляющей вал-ротор 5 электрошпинделя смещается в осевом направлении на величину, лежащую в области упругих деформаций подшипников 6 и 7, установленных в переднем 3 и заднем 4 щитах эпектрошпинделя, и возвращается назад за счет силы упругой деформации, возникающей в подшипниках

6 переднего щита 3 электрошпинделя, При этом за счет переменного характера электромагнитной сипы и упругой деформации возникают осевые колебания вала-ротора 5 вместе в внутренними кольцами подшипников 6 и 7 с частотой, в три раза превышающей частоту электрического тока, подаваемого на обмотку 9 статора, и амплитудой, лежащей в пределах величины упругих деформаций подшипников 6.

Укаэанная величина угла конуса магнитопровода вал-ротора 10-20 установлена

1 на основании экспериментальных исследований эпектрошпинделей типа Ш 24/3,5.

При испытаниях эпектрошпинделя с валами-роторами, имеющими магнитопроводы с углзми конуса 5-30, зарегистрированы

I путем измерения с помощью бесконтактных индуктивных датчиков относительного осевого положения вала-ротора следующие величины осевых усилий, представленные в таблице.

В электрошпинделе с валами-роторами, имеющими конусность и без нее, радиально-упорные подшипники устанавливаются всегда с предварительным осевым натягом, т,е. осевое усилие в подшипниках 150400 Н. Осевое усилие предварительного натяга создается посредством пружины. В нашем случае оно равно рекомендованному минимуму 100 Н. При конусных магнитопроводах н валу-роторе возникает дополнительное усилие от электромагнитных сил, если обозначить Р, — усилие натяга от пружины, P., — усилие от электромагнитных сил, а Роищ — сумарное осевое усилие при угле конуса y . .то при угле конуса у = 5 суммарI

1 ное осевое усилие Ро щ = Р P3 = 100 +

+ 4i=140H:

P о1щ =- 100 + 90 = 190 Н;

P Дщ= 100+ 140 = 240 Н;

P Дщ = 100 + 250 = 350 Н;

Р о1щ = 100 + 430 = 530 Н.

Как уже указывалось. 400 Н вЂ” максцмапьная величина предварительного осево1636197

ro усилия, а в нашем случае уже при угле конуса 25 имеем 530 Н.

Составитель С.Лапин

Редактор В.Бугренкова Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Заказ 784 Тираж 452 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Таким образом. при дальнейшем увеличении угла конуса резко возрастает 5 осевое усилие, Чтобы подшипники работали с осевым натягом, находящимся в пределах, рекомендованных техническими требованиями, угол конуса должен находиться в пределах 10-20 . 10

Формула изобретения

Электрошпиндель металлорежущего станка, содержаший статор, вал-ротор, установленный на опОрах качения, и средства для создания осевого натяга в подшипниках опор, от лича ю щи и с ятем, что, с целью повышения долговечности шпинделя путем уменьшения момента трения в опорах за счет создания осевых колебаний, магнитопровод вал-ротора выполнен конусным с углом конуса 10 †20 .

Электрошпиндель металлорежущего станка Электрошпиндель металлорежущего станка Электрошпиндель металлорежущего станка 

www.findpatent.ru

Электрошпиндель металлорежущего станка

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в прецизионных шлифовальных станках. Целью изобретения является повышение долговечности подшипников опор путем уменьшения момента , трения в опорах за счет создания осевых колебаний. Это обеспечивается тем, что в электрошпинделе магнитопровод 10 вала-ротора 5 смещен несимметрично в осевом направлении относительно плоскости симметрии магнитопровода статора 8 для образования внутреннего зазора 1 между торцовыми плоскостями магнитопроводов ротора и статора. При подаче переменного электрического тока на обмотку 9 статора возникает электромагнитное поле, которое дополнительно генерирует переменную силу, направленную вдоль оси вала-ротора 5 и старающуюся вернуть его в нейтральное положение . Б результате действия этой силь упругой деформации подшипников 6,7 возникают осевые колебания вала-ротора 5 вместес внутренними кольцами подшипников, лежащие в пределах величины упругих деформаций подшипников . 1 ил. Ј ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И1

А1 1) - В .24 В 41/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н AST0PGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР (21) 4451126/08 (22) 30,06,88 (46) 07.01,91. Бюл. У 1

;(7:1) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР (72) В.Н,Колодежный, Н.Т.Минченя, В.И.Адашкевич и П.А.Удови.чик (53) 621.923.5 (088.8) (56) Королев Э. Г. Электрошпиндели для высокоскоростного внутреннего шлифования. — И.: Иашиностроение, 1984. .(54) ЭЛЕКТРОШПИНДЕЛЬ ИЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГ, СТАНКА (57) Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в прецизионных шлифовальных станках. Целью изобретения является повышение долговечности подшипников опор путем уменьшения момента трения в опорах эа счет создания осе2 вых колебаний, Это обеспечивается тем, что в электрошпинделе магнитопровод 10 вала-ротора 5 смещен несимметрично в осевом направлении относительно плоскости симметрии магнитопровода статора 8 для образования внутреннего зазора 1 между торцовыми плоскостями магнитопроводов ротора и статора. При подаче переменного электрического тока на обмотку 9 статора возникает электромагнитное голе, которое дополнительно генерирует переменную силу, направленную вдоль оси вала-ротора 5 и стараюшу:;,ся ернуть его в нейтральное положе.ние. В результате действия этой спи: упругой дефор- ации яодшипн ков 6,7 возникают осевые колебания вала-ротора 5 вместе с внутреннимн кольцами подшипников, лежащие в пределах величины упругих деформаций подшипников. 1 ил.

1618605

50

3

Изобретение относится к области машиностроения, и в частности, может у бытв использовано в прецизионных шлифовальных станках.

Цель изобретения — повьппение долгбвечности путем уменьшения момента трения в опорах за счет создания осевых колебаний.

На чертеже изображен предлагаемый электрошпиндель.

Электрошпиндель включает корпус

1 с рубашкой 2 охлаждения, в котором . установлены передний 3 и задний 4 щиты. Вал-ротор 5 смонтирован на радиально.-упорных шарикоподшипниках

6 и 7, которые как в передней, так и в. задней опорах установлены по схеме тандема. Внутренние кольца подшипников устанавливаются на вал по неподвижной посадке, а наружные кЬльца имеют подвижную посадку для обеспечения возможности осевого перемещения.

На внутренней поверхности корпуса крепится магнитопровод статора

3 с обмоткой 9, а на .вал-ротор 5 устанавливается магнитопровод 10 ° Упругий элемент 11 расположен между передней крьппкоч 12, образующей с гайкой,13 лабиринтное уплотнение, и торцом наружных колец подшипников 6 передней опоры. Нажимной стакан 14 упирается в торец наружных колец подшипнчков 7 задней опоры, а винт 15 для осевого смещения вала-ротора и создания осевого натяга ввинчивается в заднюю крьппку

16, в которой установлен штуцер 17 для подачи масляного тумана. Охлаждающая жидкость подводится через п1туцер 18.

Электрошпиндель работает следующим образом.

Перед началом работы воздействием винта 15 на нажимной стакан 14 валротор 5 вместе с шарикоподшипниками

6 и 7 смещается в осевом направлении, при этом создается, осевой натяг в подшипниках, а магнитопровод 10 .вала-ротора 5 устанавливается несимметрично в осевом направлении относительно плоскости симметрии магнитопровода статора 8 и образуется внут. ренний зазор 1 между торцовыми плоскостями магнитопроводов ротора и статора. При подаче переменного электрического тока, частота которо5

35 го зависит от требуемой частоты вращения шпинделя, в,обмотке статора возникает электромагнитное поле,которое приводит во вращение вал-ротор

5 электрошпинделя и одновременно ге" нерирует силу, направленную вдоль оси вала-ротора и старающуюся вернуть его в нейтральное положение, Эта сила наряду с постоянной составляющей включает переменную составляющую, которая имеет частоту, равную частоте электрического тока. Под воздей" ствием переменной составляющей ротор электрошпинделя будет смещаться в осевом направлении на величину, лежащую в зоне упругих деформаций опор качения, и возвращаться назад за счет силы упругой деформации, возникающей в подшипниках, т,е. за счет переменного характера злектромагнитноч силы и за счет силы упругой деформации будут возникать осевые колебания вала-ротора вместе с внутренними кольцами подшипников с частотой, равной частоте электрического тока, подаваемого на обмотку статора, и амплитудой, лежащей в пределах величины упругих деформаций подшипников. Возникновение осевых колебаний уменьшает момент трения.

Для электрошпинделя ЭШ24/3 величина смещения и возникающее при этом осевое усилие на вал-ротор были определены экспериментально. При эксперименте среднее значение осевого усилия на вал-ротор при его смещении на 2 мм составило 27 Н, а при смещении на 3 мм — 40 Н.

Фо рмул а из о б р е т ения

Электрошпнндель металлорежущего станка, содержащий статор, вал-ротор, установленный на опорах качения, и средство для создания о=евого натяга в подшипниках опор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьлпения долговечности путем уменьщения момента трения в опорах за счет соэдания осевых колебаний, магнитопровод вала-ротора установлен со смещением в осевом направлении относительно плоскости симметрии магнитопровода статора из условия образования внутреннего зазора между торцовыми плоскостями магнитопроводов.

Электрошпиндель металлорежущего станка Электрошпиндель металлорежущего станка 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в прецизионных станках

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в шпиндельных узлах шлифовальных станков

Изобретение относится к обработке деталей на станках, в частности на круглошлифовальных, и может быть использовано как средство технического диагностирования упругосилового состояния станков шлифовальной группы, работающих в составе гибких производных систем, и как автоматическое средство измерения (датчик) для получения первичной измерительной информации о процессе резания при оснащении станков системами адаптивного управления

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в прецизионных станках

Изобретение относится к станкостроению, касается шлифования и может быть использовано при заточке твердосплавных штырей буровых коронок

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при производстве станков для шлифования внутренних аксиально проходящих профилей, в частности боковых поверхностей шлицевых втулок и зубчатых зацеплений

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для врезного и продольного круглого шлифования

Изобретение относится к металлургии , в частности, к прокатному производству

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при шлифовании поверхностей вращения

Изобретение относится к облас-,

Изобретение относится к машиностроению и применяется при обработке высокоточных внутренних поверхностей вращения

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в станках, осуществляющих как различные виды шлифования, так и обработку деталей лезвийным инструментом

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для шлифования сферических поверхностей

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в конструкциях абразивно-отделочных станков и оснастки для финишной обработки отверстий

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования при глубинном периферийном шлифовании материалов, склонных к прижогам и микротрещинам

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для абразивной обработки поверхностей изделий, преимущественно из камня

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в конструкциях шлифовальных станков и оснастки

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для обработки плоских поверхностей

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для обработки твердых поверхностей, в частности для шлифования каменных полов

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в прецизионных шлифовальных станках

www.findpatent.ru

Высокоскоростной электрошпиндель к внутришлифовальным и другим станкам

 

Класс G7a, 310, № 92441

СССР

gg54K Р 1 ЕЫ4.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Л. Н. Шашанов

ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ЭЛЕКТРОШПИНДЕЛЬ

К ВНУТРИШЛИФОВАЛЬНЫМ И ДРУГИМ СТАНКАМ

Заявлено 17 октября 1980 года за М 436708 в Гостехнику СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» Мз 10 за 1951 г

Изобретение относится к высокоскоростным электрошпинделям для внутришлифовальных и других станков с высокочастотными приводами и питанием от высокочастотного генератора.

Известны высокочастотные электрошпиндели к внутришлифовальным станкам, а также высокочастотные электродвигатели к ним с водяным охлаждением и подшипники скольжения для опор высокочастотных приводов со смазкой под давлением и водяным охлаждением.

Описываемый электрошпиндель отличается от известных тем, что корпус его привода выполнен с двумя камерами — водяной и масляной, с размещенным в отдельном стакане статорным железом и обмоткой и цельным ротором, к которому через муфту подключен рабочий шпиндель.

На фиг. 1 показан электрошпиндель, вид сбоку и на фиг. 2 — сечение по АОА на фиг. 1.

К корпусу 1 высокочастотного электродвигателя прикреплена болтами 2 шпиндельная оправка 8. Гильза 4 и рубашка 5 корпуса образуют водяную камеру б и масляную камеру, состоящую из отсеков 7 и 8.

В корпус вмонтирован отдельный стакан 9 со статорным железом и обмоткой.

Отдельное выполнение статора позволяет быстро заменять электрическую часть в случае ее порчи. Кроме того, заменяя данный статор статором такого же габарита, но с другой обмоткой, можно изменять режимы работы электродвигателя.

Цельнометаллический ротор 10 установлен на подшипниках скольжения 11 и 12. К валу 18 ротора с помощью муфты 14 присоединен шпиндель 15, смонтированный в оправке 8 на подшипниках скольжения 1б, 17 и 18. Пружины 19 предназначены для регулирования подшипников.

Охлаждающая вода, поступающая из водопроводной сети по трубе

20, сначала проходит по каналам переднего подшипника 11, затем по каналам заднего подшипника 12 далее через водяную камеру б в сливную трубу 21.

Высокоскоростной электрошпиндель к внутришлифовальным и другим станкам 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и применяется при обработке высокоточных внутренних поверхностей вращения

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в станках, осуществляющих как различные виды шлифования, так и обработку деталей лезвийным инструментом

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для шлифования сферических поверхностей

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в конструкциях абразивно-отделочных станков и оснастки для финишной обработки отверстий

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования при глубинном периферийном шлифовании материалов, склонных к прижогам и микротрещинам

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для абразивной обработки поверхностей изделий, преимущественно из камня

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в конструкциях шлифовальных станков и оснастки

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для обработки плоских поверхностей

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для обработки твердых поверхностей, в частности для шлифования каменных полов

Высокоскоростной электрошпиндель к внутришлифовальным и другим станкам

www.findpatent.ru

Способ прецизионного шлифования вала электрошпинделя

Изобретение относится к области прецизионного машиностроения и может быть использовано при изготовлении валов электрошпинделя на круглошлифовальных станках. Вал устанавливают в центрах круглошлифовального станка. Сообщают ему вращение посредством поводка с хомутиком, закрепленным на валу. В процессе окончательного шлифования осуществляют поочередное шлифование передней и задней шеек вала электрошпинделя с его перестановкой. Перед окончательным шлифованием задней шейки хомутик закрепляют на окончательно прошлифованной передней шейке вала электрошпинделя в месте, в котором отсутствует деформация центрового отверстия вала от воздействия хомутика, с обеспечением биения передней шейки вала электрошпинделя, не превышающего 0,002 мм. В результате повышается точность формы наружной поверхности вала электрошпинделя. 14 ил.

 

Изобретение относится к области прецизионного машиностроения и может быть использовано во всех областях, где производится изготовление тел вращения при круглом шлифовании на круглошлифовальных станках. Высокая точность формы окружности наружного диаметра при круглом шлифовании вала электрошпинделя и пневмошпинделя становится источником информации, создающим возможность получения стабильного результата.

Решение технических проблем переходит в информационные технологии, которые позволяют организовать технические решения на более высоком уровне, обеспечивающем дальнейшее повышение экономической эффективности продукции и совершенствование технологических процессов при изготовлении тел вращения.

Известно техническое решение, в котором раскрыт способ шлифования тела вращения, в частности вала, включающее установку вала в центрах круглошлифовального станка, сообщение ему вращения посредством поводка с хомутиком, закрепленным на валу, и его шлифование (см. ЯЩЕРИЦЫН П.И. и др. Шлифование металлов, Минск, Издательство БЕЛАРУСЬ, 1963 г., с.84-89).

Недостатком известного способа является невысокая точность обработки вала из-за деформирования его центрового отверстия при закреплении хомутика.

Техническим результатом изобретения является повышение точности формы наружной поверхности вала электрошпинделя и эффективности обработки.

Указанный технический результат достигается тем, что вал электрошпинделя устанавливают в центрах круглошлифовального станка, сообщают ему вращение посредством поводка с хомутиком, закрепленным на валу, и осуществляют поочередное окончательное шлифование передней и задней шеек вала электрошпинделя с его перестановкой, причем перед окончательным шлифованием задней шейки хомутик закрепляют на окончательно прошлифованной передней шейке вала электрошпинделя в месте, в котором отсутствует деформация центрового отверстия вала от воздействия хомутика, с обеспечением биения передней шейки вала электрошпинделя, не превышающего 0,002 мм.

Результат достигается следующим.

1. Путем исследования причин, сопутствующих получению высокой точности формы окружности наружного диаметра прошлифованного тела, измеряемой в десятых долях микрометра 0,2-0,5 (0,0002-0,0005 мм), и причин, препятствующих получению данной точности.

2. Применением высокоточных индикаторных средств измерения с ценой деления 0,0005 мм и 0,001 мм.

3. Использованием конструктивных решений, касающихся пневмошпинделя А 30/100, которые становятся точкой отсчета для получения стабильного результата при круглом шлифовании наружной поверхности вала из-за отсутствия при его шлифовании деформации центрового отверстия Технологической Установочной Базы (ТУБ).

4. Использованием конструктивного решения в отношении вала пневмошпинделя АС 72/0,25, позволяющего зафиксировать деформацию, возникшую от усилия сжатия при закреплении хомутика на валу, что и привело к поиску решения по выходу из создавшегося положения.

В ходе проведенных патентных исследований по научно-технической и патентной литературе не было обнаружено источников, аналогичных предложенному. В соответствии с изложенным можно сделать вывод о его соответствии условиям «новизна» и «изобретательский уровень».

Изобретение представлено на чертежах где:

- на фиг.1 изображен процесс шлифования вала пневмошпинделя А 30/100;

- на фиг.2 - разрез по Б-Б фиг.1;

- на фиг.3 - процесс шлифования вала пневмошпинделя АС 72/0,25;

- на фиг.4 - разрез по Б-Б фиг.3;

- на фиг.5 - процесс шлифования вала пневмошпинделя АС 72/0,25 с установкой хомутика в другом месте вала;

- на фиг.6 - процесс измерения биения вала АС 72/0,25 в центрах станка в процессе круглого шлифования;

- на фиг.7 - процесс шлифования вала электрошпинделя ШК 36/1,5;

- на фиг.8 - процесс шлифования вала электрошпинделя ШК 36/1,5 после перестановки;

- на фиг.9 - разрез по Б-Б фиг.8;

- на фиг.10 - процесс шлифования передней шейки вала электрошпинделя ШК 36/1,5;

- на фиг.11 - процесс шлифования задней шейки вала электрошпинделя ШК 36/1,5;

- на фиг.12 - круглограмма внутреннего отверстия вала АС 72/0,25;

- на фиг.13 - круглограмма деформированного внутреннего отверстия вала АС 72/0,25;

- на фиг.14 - две круглограммы наложены друг на друга.

Производство (изготовление) электрошпинделей и пневмошпинделей в прецизионном машиностроении занимает особое место и имеет свою нишу. Электрошпиндель и пневмошпиндель относятся к средствам производства и сами являются производством средств производства.

Скорость вращения вала электрошпинделя и пневмошпинделя исчисляется десятками тысяч оборотов в минуту. Трехфазный ток высокой частоты до 2500 герц обеспечивает возможность получать скорости вращения до 150000 об/мин. Скорость вращения пневмошпинделя обеспечивается турбиной, которая находится на валу пневмошпинделя.

Требования к валу, вращающемуся с такой высокой скоростью, очень жесткие. Допуск на наружные посадочные размеры шеек вала, выражается величиной размера на допуск 0,002-0,003 мм (2-3 микрона) и не зависит от величины диаметра шейки вала, от 8 мм до 50 мм допуск один (единый), по 1-2 квалитету точности по ЕСДП. Допуск на конусность, параллельность выражается величиной от 0,0006-0,0015 мм. Отклонения от круглости (некруглость) выражен величиной 0,0005-0,0012 мм.

Прецизионное машиностроение предъявляет высокие требования к изготовлению деталей.

Высокая точность предъявляет высокие требования по созданию условий для выполнения поставленной задачи, которые становятся источником информации.

Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков (ЭНИМС), разработал шпиндель, в котором отсутствовали подшипники качения, так называемые пневмошпиндели.

Подшипники качения заменены графитовыми подшипниками. Способ работы такого подшипника заключается в следующем: в зазор между валом и графитовым подшипником подается очищенный от влаги и масла сжатый воздух, который удерживает вал в подвешенном состоянии. Скорость вращения вала пневмошпинделя может составлять от 20000 об/мин до 250000 об/мин. К валу, который вращается с такой высокой скоростью, предъявляются повышенные требования к форме наружного диаметра поверхности вала. Некруглость формы наружного диаметра поверхности вала не должна превышать 0,0005 мм. Особенности конструкции валов пневмошпинделей, потребовали особого внимания к ТУБ.

Процесс шлифования вала А 30/100 показан на фиг.1 где: А - базовая поверхность, 1 - вал в процессе шлифования, который расположен между центрами 3 и 4, шлифовальный круг 2, шлифуемый вал перемещается гидравлической системой станка. Планшайба передней бабки 5, на которой установлен поводок 6, передающий вращение передней бабки валу 1, с помощью болта 7 и хомутика 8. Болт 7 контактирует с поверхностью лыски 9 для ключа.

На фиг.2 показан разрез по Б-Б фиг.1, где плоскость поверхности лыски 9 служит точкой опоры болта 7 хомутика 8.

Вал пневмошпинделя А 30/100 (вал вращается со скоростью от 30000-100000 об/мин) имеет лыску для ключа, которая используется шлифовщиком для закрепления на валу хомутика, с помощью которого валу пневмошпинделя передается вращение от передней бабки станка. Лыска для ключа оказалась элементом вспомогательным при круглом шлифовании, который использовался шлифовщиком, он создавал условия, при которых в процессе прецизионного шлифования центровые отверстия ТУБ не подвергались деформации. Отсутствие деформации создавало единство базирования, при котором центровые отверстия ТУБ находились на одной прямой линии. Отсутствие деформации ТУБ позволяло шлифовщику получать высокую точность формы наружного диаметра поверхности вала, в пределах до 0,0005 мм.

Технологическая установочная база, созданная на устройстве для внутреннего шлифования (патент №2287420), позволяет прошлифовать вал А 30/100 на круглошлифовальном станке по наружному диаметру в допуске по некруглости в пределах до 0,0005 мм. Шлифование производилось на станке фирмы Jones-Shipman. Модель 1305 ЕIT (Джонс-Шипман).

При круглом шлифовании вала пневмошпинделя АС 72/0,25 не выдерживался параметр по некруглости диаметра вала. По чертежу допустимая некруглость вала составляет до 0,0005 мм. В процессе окончательного круглого шлифования некруглость получалась более 0,001 мм. Повторное шлифование ТУБ не давало повышения точности.

На фиг.3 представлен процесс шлифования базовой поверхности А вала АС 72/0,25. Вал 1 расположен между центрами 3 и 4.

Для передачи вращения детали в центрах станка используется хомутик, который закрепляется болтом или винтом на валу.

Усилие зажима, которое создает болт при закреплении хомутика на валу деформирует вал в точке приложения усилия. Внутреннее отверстие вала позволяет измерить величину деформации нутромером по внутреннему диаметру отверстия. Величина деформации отверстия показывает величину деформации центрового отверстия, так как они являются сопрягаемыми поверхностями. Биение вала в центрах станка без хомутика не превышает 0,002 мм. Биение вала с закрепленным хомутиком увеличивается на 0,001-0,003 мм. Внутреннее отверстие вала в точках сжатия уменьшается на 0,015-0,025 мм, а в точках, расположенных под углом 90°, увеличивается на 0,010-0,015 мм. Цилиндрическое отверстие под усилием сжатия изменяет форму и принимает форму эллипса, следовательно, центровое отверстие также принимает форму эллипса. Вал с деформированной ТУБ при установке в центрах станка показывает увеличение биения поверхности вала всего на 0,001-0,003 мм. Парадоксальный случай, внутренняя цилиндрическая поверхность приобрела форму эллипса и ТУБ, сопряженная с цилиндрической поверхностью, претерпевает подобное изменение, а биение в центрах изменяется совсем незначительно на 0,001-0,003 мм. Изменилась форма внутреннего отверстия, отверстие приобрело форму эллипса на величину от 0,025-0,040 мм, а величина биения увеличилась на 0,001-0,003 мм.

На фиг.4 разрез по Б-Б фиг.3, показано место крепления хомутика, деформирующего вал, и внутреннее отверстие вала, по которому можно зафиксировать величину деформации.

Деформированная ТУБ незначительно увеличивает биение вала в центрах станка, но препятствует получению стабильного результата при шлифовании наружной поверхности вала. Деформированная ТУБ принимает форму эллипса, точки соприкосновения детали с центрами станка мало изменяют положение детали, но вершины деформированной ТУБ имеют прерывистый (точечный) контакт с поверхностью центра станка, и это является причиной нестабильности при круглом шлифовании.

Выяснив причину нестабильности, перенесем хомутик на другой диаметр вала, более отдаленный от центрового отверстия, и проверим влияние усилия закрепления хомутика на изменение формы центрового отверстия. На фиг.5 показано место крепления хомутика, который при закреплении не деформирует центровое отверстие ТУБ. Внутренний диаметр вала в точке сопряжения с центровым отверстием не изменился. Биение вала в центрах станка без хомутика и с закрепленным хомутиком не изменилось.

Процесс круглого шлифования стал стабильным, некруглость наружной поверхности вала не превышает 0,0005 мкм.

На фиг.6 зафиксирован способ проверки возникновения момента изменения формы центрового отверстия при закреплении хомутика в точке I и точка измерения биения. При закреплении хомутика в точке II отсутствует увеличение биения на поверхности вала.

Положительный результат находит применение и используется для совершенствования технологии шлифования.

Вал электрошпинделя имеет две шейки под подшипники качения. Шлифование шеек вала производится поочередно, с перестановкой вала. Закрепление хомутика на валу производится на одном конце вала, а шлифование шейки вала производится на другом конце вала. Первой окончательно шлифуется передняя шейка вала. Усилие зажима хомутика не деформирует ТУБ. Процесс шлифования передней шейки вала происходит в благоприятных условиях (фиг.7). После перестановки вала (фиг.8) закрепленный хомутик деформирует ТУБ у передней бабки, а шлифование производится у задней бабки шлифовального станка. Шлифование происходит на том участке вала, где не происходит изменение ТУБ. Шлифование производится на большом удалении от деформированной ТУБ, и это обстоятельство позволяет получить высокую точность прошлифованной поверхности.

Происходит нарушение единства базирования, но этот момент остается не зафиксированным.

Конструкцией вала электропшинделя предусмотрено отверстие для закрепления оправки с режущим инструментом. Центровое отверстие с этой стороны имеет увеличенный диаметр, что создает условия для деформации центрового отверстия.

На фиг.9 разрез по Б-Б фиг.8 в точке крепления хомутика, который создает усилие и изменяет форму центрового отверстия.

Фиг.10 иллюстрирует процесс шлифования передней шейки вала ШК 36/1,5.

Шлифование шеек вала электрошпинделя производится с перестановкой, что приводит к такому случаю, когда передняя шейка вала шлифуется с недеформированной ТУБ, так как центровое отверстие в точке закрепления хомутика на противоположном конце вала имеет диаметр центрового отверстия 6 мм и усилия зажима хомутика не деформируют ТУБ.

Фиг.11 иллюстрирует процесс шлифования задней шейки вала ШК 36/1,5. Окончательно прошлифованная поверхность передней шейки вала позволяет проверить точность установки детали перед окончательным шлифованием задней шейки вала. Точка I - место крепления хомутика. Точка II - окончательное шлифование поверхности задней шейки вала. Точка III - место проверки биения окончательно прошлифованной передней шейки вала.

Шлифование другой шейки вала после перестановки происходит в неблагоприятных условиях. Усилие зажима хомутика на валу деформируют вал и одновременно деформируется ТУБ.

Проверка индикатором показывает увеличение биения шейки вала. Дополнительное биение показывает несоосность шеек вала электрошпинделя относительно друг друга. Незначительная несоосность возникает на всю длину вала, и поэтому остается незамеченной, труднодоступной для выявления. Возникшая несоосность шеек вала электрошпинделя на незначительную величину 0,001-0,003 мм на больших оборотах, выраженных десятками тысяч оборотов в минуту, увеличивает вибрацию работающего электрошпиндедя, что снижает чистоту прошлифованной поверхности и одновременно снижает продолжительность работоспособности подшипников электрошпинделя.

Величина ошибки очень мала, и поэтому она не обнаруживается. Ошибка происходит на всю длину вала электрошпинделя в процессе шлифования, а проверка в центрах на ПБ-500 происходит на участке от центрового отверстия до торца шейки вала, что не позволяет обнаружить столь малую ошибку.

Способ прецизионного шлифования вала электрошпинделя, включающий установку вала в центрах круглошлифовального станка, сообщение ему вращения посредством поводка с хомутиком, закрепленным на валу, и его шлифование, отличающийся тем, что в процессе окончательного шлифования осуществляют поочередное шлифование передней и задней шеек вала электрошпинделя с его перестановкой, причем перед окончательным шлифованием задней шейки хомутик закрепляют на окончательно прошлифованной передней шейке вала электрошпинделя в месте, в котором отсутствует деформация центрового отверстия вала от воздействия хомутика, с обеспечением биения передней шейки вала электрошпинделя, не превышающего 0,002 мм.

www.findpatent.ru

Электрошпиндель металлорежущего станка

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в прецизионных высокоскоростных вну 1 ришлифовальных станках. Целью изобретения является повышение точности обработки за счет равномерного расп- . ределения воздушного зазора между статором и ротором. Втулка 2 с магнитопроводом 3 и обмоткой статора 4 установлена в корпусе 1 с возможностью окружного перемещения.Две пары винтов 14 и 15 позволяют перемещать и закреплять втулку 2 в осевом направлении с помощью ключа, входятего в зацепление с зубнатым венцом 11, при этом осуществляется плавный поворот втулки 2 относительно корпуса 1. Сопрягаемые поверхности корпуса и втулки выполнены коническими.При различных угловых положениях втулки относительно корпуса выбирают оптимальное расположение магнитог.ровода статора в корпусе и обеспечивают равномерное распределение воздушного зазора между магнитопроводами статора и вала-ротора. 2 ил. У) ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (SI)5 В 24 В 41/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

t (21) 4461 078/08 (22) 13 ° 06.88 (46) 07,01.9). Бюл. 1I 1 (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР . (72) В.Г.Головатенко, П.А.Удовидчик, А.Г.Головатенко и А.И.Чернова (53) 621.923.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9. 1166221, кл. Н 02 К 5/14, 1985. (54) ЭЛЕКТРОБШИНДЕЛЬ ЬЖТАЛЛОРЕЖУЦЕГО СТАНКА (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в прецизионных высокоскоростных вну1 ришлифовальных станках. Целью изобретения является повышение точности обработки за счет равномерного распределения воздушного зазора между

° $1З .ЗБЗЩОЯ А1

2 статором и ротором. Втулка 2 с магнитопроводом 3 и обмоткой статора 4 установлена в корпусе I с возможностью окружного перемещения,Две пары винтов 14 и 15 позволяют перемещать и закреплять втулку 2 в осевом направлении с помощью ключа, входящего в зацепление с зубчатым венцом 11, при этом осуществляется плавный поворот втулки 2 относительно корпуса

l. Сопрягаемые поверхности корпуса и втулки выполнены коническими.При различных угловых положениях втулки относительно корпуса выбнра:"т с .тимальное расголожение магнито .ровода статора в корпусе и обес11ечи .;ют равномерное распределение в з,, шного зазора между магнитопроводами статора и вала-ротора. 2 ил.

1618606

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использо 1 вано преимущественно в прецизионных высокоскоростных внутришлифовальных станках.

Цель изобретения - повышение точности обработки за счет равномерно" го распределения воздушного зазора между статором и ротором электродвигателя.

На фиг,l показан электрошпиндель, общий вид; на фиг. 2 — механизм поворбта в окружном направлении втулки относительна корпуса.

Электрошпиндель металлорежущего станка содержит корпус 1, в котором . установлена втулка 2 с магнитопроводом 3 и обмоткой статора 4, крышки

5 и 6 передней 7 и задней 8 опор ва ла-ротора 9 с магнитопроводом 10.На втулке 2 жестко закреплен зубчатый венец 11 механизма поворота втулки 2 в окружном направлении относительно корпуса l, взаимодействующий с ключа- ми 12, выполненными в виде вала-шестерни и устанавливаемых в отверстиях 13 корпуса 1. Две пары винтов

14 и 15 механизма осевого перемещения втулки относительно корпуса,установленные в корпусе, обеспечивают осевое перемещение и фиксацию втулки

2 в корпусе l.

Перед установкой электрошпинделя на металлорежущий. станок производят его регулировку следующим образом.

Собранный электрошпиндель устанавливается на стенде, оборудованном средствами измерения точности вращейия вала-ротора 9 (средствами измерения траектории движения вала-ротора или вибраций). Включают электрошпиндель и оценивают точность вращения валаротора. Затем выключают электрошпиндель, открутив винты 15, при помощи пары винтов 14 смещают втулку 2 в осевом направлении, с помощью двух ключей 12, взаимодействующих с зубчатым венцом 11, производят поворот втулки 2 относительно корпуса 1 и фиксируют положение втулки в корпусе двумя винтами 15. После этого снова включают электрошпиндель и снова оценивают точность вращения вала-ротора.

15 Таким образом, при различных угловых положениях втулки 2 относительно корпуса находится оптимальное расположение магнитопровода статора в корпусе 1" электрошпинделя и обеспечи2!! вается более равномерное распределение воздушного зазора между магнитопроводами статора и вала-ротора,достигается значительное повышение точности вращения вала-ротора.

Формула изобретения

Злектрошпиндель металлорежушего станка, содержащий корпус с устачовленной в нем втулкой с магннтопроводом и обмоткой статора, вал-ротор с магнитопроводом, передние и задние опоры .с крышками, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыше35 ния точности обработки за счет равномерного распределения воздушного зазора между статором и ротором,втулка установлена в корпусе .с возможностью поворота, осевого перемещения

40 и последующей фиксации, при этом по" верхности сопряжения корпуса и втулки выполнены коническими, 1618606

Составитель С.Лапин

Техред М.Пидык Корректор О.Кравцова

Редактор Е.Папп

Заказ 15 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Электрошпиндель металлорежущего станка Электрошпиндель металлорежущего станка Электрошпиндель металлорежущего станка 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в прецизионных шлифовальных станках

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в прецизионных станках

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в шпиндельных узлах шлифовальных станков

Изобретение относится к обработке деталей на станках, в частности на круглошлифовальных, и может быть использовано как средство технического диагностирования упругосилового состояния станков шлифовальной группы, работающих в составе гибких производных систем, и как автоматическое средство измерения (датчик) для получения первичной измерительной информации о процессе резания при оснащении станков системами адаптивного управления

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в прецизионных станках

Изобретение относится к станкостроению, касается шлифования и может быть использовано при заточке твердосплавных штырей буровых коронок

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при производстве станков для шлифования внутренних аксиально проходящих профилей, в частности боковых поверхностей шлицевых втулок и зубчатых зацеплений

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для врезного и продольного круглого шлифования

Изобретение относится к металлургии , в частности, к прокатному производству

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при шлифовании поверхностей вращения

Изобретение относится к машиностроению и применяется при обработке высокоточных внутренних поверхностей вращения

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в станках, осуществляющих как различные виды шлифования, так и обработку деталей лезвийным инструментом

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для шлифования сферических поверхностей

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в конструкциях абразивно-отделочных станков и оснастки для финишной обработки отверстий

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования при глубинном периферийном шлифовании материалов, склонных к прижогам и микротрещинам

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для абразивной обработки поверхностей изделий, преимущественно из камня

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в конструкциях шлифовальных станков и оснастки

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для обработки плоских поверхностей

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для обработки твердых поверхностей, в частности для шлифования каменных полов

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в прецизионных высокоскоростных вну 1 ришлифовальных станках

www.findpatent.ru