Шпиндельний вузол верстата

Реферат: Шпиндельний вузол верстата містить привод головного руху шпинделя, розташований всередині корпусу з можливістю передачі крутного моменту за допомогою електромагнітного поля, електромагніти з роз'ємами і затискний патрон. Один електромагніт вбудований в нерухому конічну втулку і жорстко зв'язаний з шпинделем, а другий - в рухому конічну втулку, що взаємодіє з нерухомою затискною цангою, жорстко зв'язаною з шпинделем, а між обома конічними втулками розташовані кульки, які додатково взаємодіють з внутрішньою конічною поверхнею втулки, при зближенні або роз'єднанні конічних втулок з вбудованими електромагнітами за рахунок виникнення різної полярності в електронних роз'ємах і електромагнітах. UA 84924 U (54) ШПИНДЕЛЬНИЙ ВУЗОЛ ВЕРСТАТА UA 84924 U UA 84924 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 інструмента або заготовки, що обертається при обробці. Відомий шпиндельний вузол верстата, що містить корпус, привод головного руху шпинделя, розташований всередині пінолі з можливістю передачі крутного моменту від статора електродвигуна обертального руху на ротор, що механічно зв'язаний зі шпинделем, та електропривод подачі, який виконано у вигляді лінійного електродвигуна. Недоліком такого шпиндельного вузла є використання лінійного електродвигуна в приводі подачі, що не дає можливості сприймати інструментом або заготовкою великих навантажень, а також призводить до збільшення габаритів і маси верстата. Відомі також шпиндельний вузол з приводом головного руху у вигляді мотор-шпинделя (модель HF 120. 2А32 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 мотор-шпинделя, 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, вибраний шпиндельний вузол верстата [3], що містить привод головного руху шпинделя, розташований всередині з можливістю передачі крутного моменту за допомогою електромагнітного поля, електромагніти з роз'ємами і затискний патрон, наприклад цанговий. До недоліків аналога 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, по-четверте, використання гвинтової подачі пінолі та тертям робочих поверхонь системи "гвинтгайка", що поступово призводить до зменшення точності позиціонування і обробки. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення шпиндельного вузла шляхом введення додаткових електромагнітів, вбудованих в нерухому і рухому конічні втулки, між якими розташовані кульки, що дозволяє досягнути технічного-результату - розширення функціональних можливостей верстата. Поставлена задача вирішується тим, що в шпиндельному вузлі верстата, який містить привод головного руху, електромагніти і затискний патрон, наприклад цанговий, згідно з корисною моделлю, один електромагніт вбудований в нерухому конічну втулку і жорстко зв'язаний з шпинделем, а другий - в рухому конічну втулку, що взаємодіє з нерухомою затискною цангою, жорстко зв'язаною з шпинделем, а між обома конічними втулками розташовані кульки, які додатково взаємодіють з внутрішньою конічною поверхнею втулки, при зближені або роз'єднанні конічних втулок з вбудованими електромагнітами за рахунок виникнення різної полярності в електронних роз'ємах і електромагнітах. Завдяки жорсткому зв'язку електромагнітів з елементами конструкції шпиндельного вузла та електромагнітного поля між ними, конусна втулка переміщується в повздовжньому напрямку, завдяки чому досягається автоматичне регулювання сили затиску-розтиску і забезпечення необхідного зусилля затиску, що залежить від величини сили струму поданої на електромагніти. Можливість механізованого затиску-розтиску з автоматичним керуванням від системи ЧПК дозволяє досягнути технічний результат - розширення функціональних можливостей верстата. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображено на: фіг. 1 - повздовжній переріз шпиндельного вузла; фіг. 2 - фрагмент зв'язку електромагнітів з елементами конструкції шпиндельного вузла та кульки, що діють на конічну втулку, фіг. 1. Шпиндельний вузол містить привод головного руху, що складається з шпинделя 1 (фіг. 1) на опорах 2 і 3 у вигляді радіально-упорних шарикопідшипників, що встановлюються в корпусі 4. На шпинделі розташовані котушки ротора 5 і 6, а в корпусі 7 котушки статора 8 і 9, між якими при подачі електричного струму виникає електромагнітне поле. Перед передньою опорою 2 шпинделя 1 розташовані два електромагнітна 10 та 11. Електромагніт 10 вмонтований в конусну втулку 12 і зв'язаний з котушкою ротора 6 електричним ланцюгом у вигляді проводів, протягнутих в отворі "a", a електромагніт 11 вмонтований в конічну втулку 13, яка підпружинена пружиною 14 і взаємодіє по конусу "b" з затискною цангою 15. Цанга 15 за допомогою різьби "с" жорстко зв'язана з шпинделем 1. 1 UA 84924 U 5 10 15 20 25 Електромагніт 11 зв'язаний з котушкою ротора 5 електронним ланцюгом у вигляді проводів, протягнутих через отвори "a", "d", "e" відповідно в шпинделі 1 і конічній втулці 13. В проміжку між втулкою 12 з кутом α, шпинделем 1 з кутом β розміщені кульки 16. До переднього торця шпинделя 1 прикріплений гвинтами фланець 17, який слугує одночасно захистом від попадання всередину стружки і упором для пружини 14. Цанговий затискний патрон з нерухомою в осьовому напрямку цангою 15 призначений для закріплення ріжучого інструмента, наприклад кінцевої фрези, або заготовки, наприклад прутка. Подача струму на котушки статорів 8 і 9 здійснюється через роз'єми 18 і 19 відповідно, а на електромагніти 10 і 11 - через роз'єми 20 і 21 відповідно. Шпиндельний вузол працює наступним чином. Внаслідок появи електромагнітного поля на котушках 5, 6 та 8, 9 статора і ротора відповідно, шпиндель 1 (фіг. 1) починає обертатися і виникає напруга, яка через електричні ланцюги подається на електромагніти 10 і 11, що внаслідок магнітної взаємодії спричинює їх зближення з жорстко прикріпленими до них конусними втулками 12 та 13. Це відповідно спричинює рух кульок 16 від осі обертання, внаслідок взаємодії кульок 16 з фасонною поверхнею шпинделя 1 кульки разом з конусною втулкою 13 переміщуються в ліво. При цьому конусна втулка 13 взаємодіє з пелюстками цанги по конусу "6" і відбувається затиск. Затиск і розтиск відбувається шляхом подачі електричного струму відповідної полярності на електричні роз'єми 18 та 19. При зміні полярності і під дією пружини 14, що впирається у фланець 17, конусна втулка 13 повертається у вихідне положення і відбувається розтиск. Джерела інформації: 1. Заявка на корисну модель u201211168. Шпиндельний вузол верстата. МПК B23Q 47/00, заявл. 26.09.2012. Заяви. Шинкаренко В.Ф., Кузнецов Ю.М., Гайдаєнко Ю.В., Ковтун А.С, Олійник К.О. 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 В23В 47/00, В23В 19/00, заявл. 04.05.2011, опубл. 12.12.2011, Бюл. № 23. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Шпиндельний вузол верстата, що містить привод головного руху шпинделя, розташований всередині корпусу з можливістю передачі крутного моменту за допомогою електромагнітного поля, електромагніти з роз'ємами і затискний патрон, наприклад цанговий, який відрізняється тим, що один електромагніт вбудований в нерухому конічну втулку і жорстко зв'язаний з шпинделем, а другий - в рухому конічну втулку, що взаємодіє з нерухомою затискною цангою, жорстко зв'язаною з шпинделем, а між обома конічними втулками розташовані кульки, які додатково взаємодіють з внутрішньою конічною поверхнею втулки, при зближені або роз'єднанні конічних втулок з вбудованими електромагнітами за рахунок виникнення різної полярності в електронних роз'ємах і електромагнітах. 2 UA 84924 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова 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 3