Шпиндельний вузол верстата

Реферат: Шпиндельний вузол верстата містить корпус з розташованим у ньому приводом головного руху з можливістю передачі крутного моменту за допомогою електромагнітного поля, шпиндель, що жорстко з'єднаний з цангою затискного патрона та гвинтом гвинтової передачі, гайка якої жорстко з'єднана з ротором додаткової електромеханічної системи, що розташований співвісно із шпинделем та має можливість обертання і осьового переміщення під дією магнітного поля, а також силової взаємодії через тіла кочення як мінімум з одним вхідним гідравлічним плунжером, що створюють тиск рідини, який діє як мінімум на один вихідний плунжер, що має можливість силової взаємодії з підпружиненою рухомою в осьовому напрямку конусною втулкою цангового затискного патрона. Корпус шпиндельного вузла виконаний у вигляді пінолю з можливістю осьового переміщення відносно корпуса верстата і зв'язаний з ним додатковим приводним механізмом для забезпечення їхнього взаємного переміщення вздовж осі обертання шпинделя. UA 111465 U (12) UA 111465 U UA 111465 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі верстатобудування і може бути використана в металорізальних верстатах для затиску заготовок типу тіл обертання та різального інструменту з циліндричним хвостовиком. Відомий шпиндельний вузол [1], що містить привод головного руху, шпиндель і самоцентруючий патрон з кулачками для затиску заготовки, ланку жорсткої передачі, з можливістю передачі крутного моменту ланці жорсткої передачі за допомогою електромагнітного поля. Ланка жорсткої передачі виконана з можливістю додаткового обертання і з одного боку жорстко зв'язана з приводом затиску, що розташований позаду корпуса шпинделя, а з другого боку - з хрестовиною з роликами на кінцях, які взаємодіють з пазами, виконаними в кулачках у формі спіралі Архімеда. Недоліком такого шпиндельного вузла є неможливість отримання великих зусиль затиску, що недостатні для застосування режимів різання високої продуктивності. Збільшення зусилля затиску при збереженні конструкції механізму можливі при значному збільшенні габаритів привода затиску. Відомий також шпиндельний вузол [2], 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 або заготовки. Гайка гвинтової передачі з одного боку зв'язана з ротором електромеханічної системи, розміщеним співвісно з шпинделем з можливістю обертання і повздовжнього переміщення, а з другого боку - через тіла кочення з вхідним плунжером малого діаметра, який розташований співвісно в нерухомій конусній розподільчій втулці і утворює в замкненій гідравлічній системі тиск рідини, який діє на співвісно розташований вихідний плунжер більшого діаметра з можливістю передачі зусилля на підпружинену рухому конусну втулку цангового затискного патрона. Недоліком даного мотор-шпинделя є рух в осьовому напряму затискних елементів, що призводить до зміщення об'єкта закріплення у процесі затиску. Також недоліком даного механізму є обмеженість максимальних значень коефіцієнта підсилення гідравлічної передавально-підсилювальної системи, що пов'язано із необхідністю збільшення діаметра вихідного плунжера. Найближчим аналогом, прийнятим за прототип, обрано 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. При цьому цанга та гвинт гвинтової передачі жорстко з'єднані з шпинделем. Гайка гвинтової передачі жорстко з'єднана з ротором електромеханічної системи, що розташований співвісно з шпинделем з можливістю обертання і повздовжнього переміщення, причому гайка має можливість силової взаємодії з декількома вхідними плунжерами малого діаметра через тіла кочення. Переміщення плунжерів малого діаметра створює тиск рідини в закритій гідравлічній системі, що діє на робочі поверхні декількох плунжерів більшого діаметра. Зусилля, що виникає на плунжерах більшого діаметра, передається до підпружиненої рухомої конусної втулки цангового затискного патрона. Недоліком прототипу є відсутність можливості автоматизованого переміщення об'єкта затиску в осьовому напрямку відносно корпуса верстата для можливості забезпечення відповідного руху формоутворення (подачі), що обмежує функціональні можливості верстата. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення шпиндельного вузла шляхом введення додаткової системи для можливості переміщення шпиндельного вузла вздовж осі обертання відносно корпуса верстата під час обробки з можливістю отримання більшої кількості варіантів забезпечення рухів формоутворення, що дозволяє досягнути технічний результат розширення функціональних можливостей верстата. Розв'язання поставленої задачі досягається тим, що корпус шпиндельного вузла розташовується з можливістю осьового переміщення відносно корпуса верстата. При цьому корпус шпинделя та корпус верстата зв'язані між собою механізмом, що забезпечує їх взаємне переміщення в осьовому напрямку в автоматизованому режимі і може бути виконаний у вигляді гвинтової передачі або передачі типу "рейка шестерня" з приводом обертальної дії та у вигляді електричного або гідравлічного привода поступальної дії. Завдяки рухомому в осьовому напрямку з'єднанню корпуса шпиндельного вузла та корпуса верстата і наявності механізму їх взаємного автоматичного переміщення збільшується кількість варіантів забезпечення руху формоутворення - подачі без переміщення робочого стола верстата або рухомої платформи механізму паралельної структури. Це сприяє розширенню технологічних можливостей верстата. 1 UA 111465 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображено повздовжній переріз шпиндельного вузла. Шпиндельний вузол (кресл.) містить шпиндель 1, що розташований на опорах кочення 2 в корпусі 3. На шпинделі 1 жорстко закріплений ротор 4 привода головного руху, а на корпусі 3 статор 5. При подачі електричного струму на обмотки статора 5 виникає електромагнітна взаємодія з ротором 4, що призводить до його обертання. На різьбовій поверхні шпинделя 1 розташовано гайку 6, яка жорстко з'єднана з ротором 7 та має можливість силової взаємодії з вхідними плунжерами 8 малого діаметра d через упорні підшипники 9. При цьому ротор 7 має можливість осьового переміщення та обертання внаслідок електромагнітної взаємодії з статором 10, що розташований на корпусі 3. На шпинделі 1 також розміщена розподільча втулка 11, в отворах якої встановлено плунжери 8 таким чином, що вони разом з встановленими в отворах шпинделя 1 вихідними плунжерами 12 більшого діаметра D утворюють замкнену гідравлічну систему. Затискна цанга 13 жорстко зв'язана з шпинделем 1 і має можливість силової взаємодії через фасонну поверхню з рухомою в осьовому напрямку конусною втулкою 14, що також розташована в шпинделі 1 і підпружинена пружинами 15. При цьому втулка 14 має можливість силової взаємодії через торцеву поверхню з плунжерами 12. Корпус 3 шпиндельного вузла розташований на корпусі 16 верстата з можливістю осьового переміщення вздовж осі обертання (вектор S) шпинделя 1 на величину/(крайнє положення показано штрих пунктиром) (фіг. 1). На корпусі 16 верстата також розташований привод 17 додаткового механізму, вихідна ланка 18 якого має можливість силової взаємодії з корпусом 3 шпиндельного вузла. Шпиндель працює наступним чином. При подачі струму на обмотки статора 5 виникає електромагнітне моле, що спричиняє обертання ротора 4 та жорстко з ним з'єднаного і розташованого на опорах кочення 2 шпинделя 1 з частотою n. При подачі струму на обмотки статора 10 виникає електромагнітне моле, що спричиняє переміщення ротора 7, гайки 6 по різьбовій поверхні шпинделя 1 та передачу осьового зусилля через упорні підшипники 9 до вхідних плунжерів 8. Під дією осьового зусилля вхідні плунжери 8 втискаються в отвори розподільчої втулки 11, що створює тиск рідини в гідравлічній системі і спричиняє появу осьового зусилля на вихідних плунжерах 12, яке передається до торцевої поверхні конусної втулки 14 і спричиняє її осьове переміщення та деформацію пружин 15. Внаслідок осьового переміщення втулки 14 відбувається також силова взаємодія її фасонної поверхні з конічною поверхнею цанги 13, що призводить до затиску об'єкта закріплення. Розтиск об'єкта закріплення відбувається за рахунок сил пружності пружин 15, що переміщають конусну втулку 14 при зменшенні тиску в гідравлічній системі внаслідок руху ротора 7 та гайки 6 під дією електромагнітного поля статора 10 у напрямку, що спричиняє вихід плунжерів 8 з отворів розподільчої втулки 11. При подачі енергії до привода 17 (на фіг. 1 зображено у вигляді двигуна обертальної дії) додаткового механізму переміщення виникає зусилля на його вихідній ланці 18 (на фіг. 1 зображено у вигляді гвинтової передачі), що внаслідок взаємодії з корпусом 3 шпиндельноговузла спричиняє переміщення останнього вздовж осі обертання шпинделя 1. Таким чином виникає можливість забезпечення руху формоутворення S (фіг. 1) в автоматизованому режимі роботи. Джерела інформації: 1. Патент № 91154 Україна, МПК В23В 13/00. Пристрій для затиску пруткового матеріалу/ Кузнецов Ю.М., Придальний Б.І. Редько Р.Г.; Заявник і власник ЛНТУ. - № 200907924; Заявл. 27.07.2009; опубл. 25.01.2010, бюл. № 2. 2. Патент № 80481 Україна, МПК В23В 17/00; В23В 19/00. Шпиндельний вузол верстата/ Кузнецов Ю.М., Придальний Б.І., Хамуйєла Ж.А. Герра, Недобой В.А.; Заявник і власник Кузнецов Ю.М. - № 201300339; Заявл. 10.01.2013; опубл. 27.05.2013, Бюл. № 10. 3. Патент № 79495 Україна, МПК В23В 17/00; В23В 19/00. Шпиндельний вузол верстата/ Кузнецов Ю.М., Придальний Б.І., Хамуйєла Ж.А. Герра, Недобой В.А.; Заявник і власник НТУУ'КПГ. - № 201211892; Заявл. 15.10.2012; опубл. 25.04.2013, Бюл. № 8. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 Шпиндельний вузол верстата, що містить корпус з розташованим у ньому приводом головного руху з можливістю передачі крутного моменту за допомогою електромагнітного поля, шпиндель, що жорстко з'єднаний з цангою затискного патрона та гвинтом гвинтової передачі, гайка якої жорстко з'єднана з ротором додаткової електромеханічної системи, що розташований співвісно із шпинделем та має можливість обертання і осьового переміщення під дією магнітного поля, а також силової взаємодії через тіла кочення як мінімум з одним вхідним гідравлічним плунжером, 2 UA 111465 U 5 що створюють тиск рідини, який діє як мінімум на один вихідний плунжер, що має можливість силової взаємодії з підпружиненою рухомою в осьовому напрямку конусною втулкою цангового затискного патрона, який відрізняється тим, що корпус шпиндельного вузла виконаний у вигляді пінолю з можливістю осьового переміщення відносно корпуса верстата і зв'язаний з ним додатковим приводним механізмом для забезпечення їхнього взаємного переміщення вздовж осі обертання шпинделя. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3