Шпиндельний вузол верстата

Реферат: UA 91163 U UA 91163 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі верстатобудування і може бути використана в металорізальних верстатах для затиску-розтиску ріжучого інструменту. Відомий шпиндельний вузол силової головки з приводом головного руху і подачі [1], виконаним у вигляді гідравлічної пари, поршень якої з'єднаний з інструментом, а гідроциліндр виконаний обертовим. Недоліком такого шпиндельного вузла є необхідність додаткового використання гідростанції з баком для рідини, що призводить до збільшення габаритів і маси верстата. Відомі також шпиндельний вузол з приводом головного руху у вигляді мотор-шпинделя (див. наприклад, модель HF 120. 2A32 фірми IBAG) [2], що містить корпус, окремі частини якого з'єднані між собою за допомогою гвинтів, вала, що одночасно є валом електродвигуна і шпинделя з опорами і механізмом затиску інструмента, статора, вмонтованого в корпус моторшпинделя, ротора, котрий напресований. Недоліком мотор-шпинделя є відсутність механізованого приводу затиску ріжучого інструмента, що обмежує його функціональні можливості і потребує втручання людини для затиску-розтиску інструмента. Найближчим аналогом, прийнятим за прототип, вибраний шпиндельний вузол верстата [3], що містить привод головного руху шпинделя, розташований всередині з можливістю передачі крутного моменту за допомогою електромагнітного поля, гвинтову передачу і цанговий затискний патрон для ріжучого інструмента. До недоліків прототипу належать, по-перше, відсутність механізованого приводу затиску інструмента або заготовки; по-друге, неможливість автоматичного регулювання сили затиску у верстатах з ЧПК; по-третє, непристосованість шпиндельного вузла до автоматичного затискурозтиску і автоматичної зміни об'єкта затиску, що не дозволяє вбудовувати верстат в автоматичну верстатну систему, в тому числі в умовах гнучкого автоматизованого виробництва. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення шпиндельного вузла шляхом введення додаткової електромеханічної системи затиску, ротор якої зв'язаний з гайкою гвинтової передачі, а гвинт з цанговим затискним патроном, що дозволяє досягнути технічний результат - розширення функціональних можливостей верстата. Розв'язання поставленої задачі досягається тим, що в шпиндельному вузлі, що містить корпус, шпиндель з затискним патроном з цангою, привод головного руху шпинделя, розташований всередині з можливістю передачі крутного моменту за допомогою електромагнітного поля, згідно з корисною моделлю, гвинт гвинтової передачі з одного боку зв'язаний через різьбове з'єднання з цангою в передній частині шпинделя, а з іншого боку - по різьбі з гайкою, яка зв'язана з ротором додаткової електромеханічної системи і розташована на опорах кочення в додатковому корпусі, з'єднаним жорстко з корпусом шпиндельного вузла. Завдяки різьбовому зв'язку гвинта гвинтової передачі з ротором-гайкою і додаткового електромагнітного поля між цим ротором і статором виникає крутний момент регульованої величини, що обертає гайку вгвинчує в неї гвинт і переміщує його в повздовжньому напрямку, завдяки чому досягається автоматичне регулювання сили затиску-розтиску інструмента і забезпечення необхідного зусилля затиску. Можливість механізованого затиску-розтиску з автоматичним керуванням від системи ЧПК дозволяє досягнути технічний результат розширення технологічних та функціональних можливостей верстата. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображений повздовжній переріз шпиндельного вузла. Шпиндельний вузол містить привод головного руху, що складається з шпинделя 1 (Фіг. 1) на опорах 2 і 3 у вигляді радіально-упорних шарикопідшипників, що встановлені в корпус 4 шпиндельного вузла. На шпинделі розташований ротор 5 головного руху, а в корпусі статор 6, між якими при подачі електричного струму виникає електромагнітне поле. Передній кінець закритий фланцем 7. Поза задньою опорою 2 шпинделя 1 розташований задній модульфланець 8 з електромеханічним приводом затиску, в якому розміщена гайка-вал 9 на опорах 10, ротор 11 та статор 12. Закритий модуль-фланець 8 фланцем 13. Гайка-вал 9 по різьбі зв'язана з гвинтом 14, що встановлений на капролонових або інших неметалевих втулках 15 та 16, які закриті фланцем 17 та цанговим патроном 18, що жорстко закріплений в передньому кінці шпинделя 1 за допомогою різьби і фіксуючого гвинта 19. Проворот гвинта 14 обмежено гвинтом 20, що входить в шпонковий паз "а". Цанговий затискний патрон 18 складається з затискної цанги 21 натискного типу, яка по конусу "6" взаємодіє з корпусом патрона 18 і жорстко зв'язана з гвинтом 14 за допомогою різьбового з'єднання і гайки 22. Проворот цанги обмежений шпонкою 23, що входить в шпонковий паз цанги "с". Об'єктом затиску 24 може бути ріжучий інструмент з циліндричним хвостовиком (свердло, фреза зенкер тощо). 1 UA 91163 U 5 10 15 20 Шпиндельний вузол працює наступним чином. При нерухомому шпинделі 1 (кресл.) і розтиснутій цанзі 21 в її отвір вводиться об'єкт затиску 24. При подачі струму на обмотку статора 12 виникає електромагнітне поле, яке взаємодіє з обмотками ротора 11, зв'язаного жорстко з гайкою-валом 9. Виникає крутний момент М3, який обертає ротор 11 з гайкою-валом 9 та вкручує в неї гвинт 14 по різьбі dp, переміщуючи його вздовж осі шпинделя 1, цим самим втягуючи цангу 21 по конусу "b" в патрон 18, спричиняючи її затиск. Після затиску струм подається на обмотку статора 6, виникає електромагнітне поле, що взаємодіє з обмоткою ротора 4 і тому змушує шпиндель 1 обертатися з необхідною частотою. Керування шпиндельного вузла з механізмом затиску здійснюється від системи ЧПК, а узгодження обертання шпинделя і електромеханічної системи затиску відбувається за допомогою датчиків, встановлених на шпинделі і гайці-валу 9. Зупинка шпинделя 1 здійснюється при зняті струму в обмотці статора 4, а розтиск об'єкта 24 - при зміні полюсів на обмотці статора 12, що змушує ротор 11 і гайку-вал 9 обертатися в зворотному напрямку, викручуючи гвинт 14. Таким чином відбувається розтиск. Саморозтиск затискної цанги 21 здійснюється за рахунок пружності її пелюсток. Джерела інформації: 1. А. с. СССР 3515626. Силовая головка. МПК B23Q37/00, заявл. 09.11.72, опубл. 30.05.76 Бюл. № 20. 2. Кузнецов Ю.Н., Дмитриев Д.Α., Диневич Г.Е. Компоновка станков с механизмами параллельной структуры (под ред. Ю.Н. Кузнецов. Херсон: ПП Вишемирський, 2010. - 417 с. (рис. 7.17, стр. 399-401). 3. Патент Української на корисну модель № 65488. Шпиндельний вузол верстата. МПК В23В47/00, В23В19/00, заявл. 04.05.2011, опубл. 12.12.2011, Бюл. № 23. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Шпиндельний вузол верстата, що містить корпус, шпиндель з затискним патроном з цангою, привод головного руху шпинделя, розташований всередині з можливістю передачі крутного моменту за допомогою електромагнітного поля, який відрізняється тим, що гвинт гвинтової передачі з одного боку зв'язаний через різьбове з'єднання з цангою в передній частині шпинделя, а з іншого боку - по різьбі з гайкою, яка зв'язана з ротором додаткової електромеханічної системи і розташована на опорах кочення в додатковому корпусі, з'єднаним жорстко з корпусом шпиндельного вузла. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2