Шпиндельний вузол верстата

Реферат: UA 91154 U UA 91154 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 закріплення заготовок, що обертаються. 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. Відомий також шпиндельний вузол з приводом головного руху у вигляді мотор-шпинделя (див. наприклад, 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 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 вибрано шпиндельний вузол верстата [3], що містить привід головного руху, шпиндель, розташований всередині з можливістю передачі крутного моменту ланці жорсткої передачі за допомогою електромагнітного поля, гвинтову передачу і цанговий затискний патрон. До недоліків найближчого 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 затиску-розтиску 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 поставлено задачу удосконалення шпиндельного вузла шляхом введення додаткової електромеханічної системи для закріплення заготовки за допомогою кулачків з пазами у вигляді спіралі Архімеда, що дозволяє досягнути технічний результат розширення функціональних можливостей верстата. Поставлена задача вирішується тим, що в шпиндельному вузлі верстата, який містить привід головного руху, ланку жорсткої передачі і самоцентруючий патрон з кулачками, згідно з корисною моделлю, ланка жорсткої передачі розміщена співвісно шпинделю з можливістю обертання, жорстко зв'язана, з одного боку, з електричним поворотним 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. Завдяки жорсткому зв'язку ланки передачі з ротором приводу затиску і додаткового електромагнітного поля між цим ротором і статором виникає крутний момент регульованої величини, що обертає ланку і приводить в дію механізм затиску кулачкового патрона, завдяки чому досягається автоматичне регулювання затиску-розтиску заготовки і забезпечення необхідного зусилля затиску, пропорційного крутному моменту на приводі затиску. 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 - розріз А-А фіг. 1 на затискний кулачок із спіральними пазами. Шпиндельний вузол містить привід 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 приводом затиску, в якому розміщено втулку-вал 9 на опорах 10, ротор 11 та статор 12. Втулка-вал 9 за допомогою шпонки 13 передає крутний момент ланці передачі 14, що встановлена на голчастих підшипниках 15 та 16, які закриті фланцем 17 та втулкою 18. Закритий модуль-фланець 8 фланцем 19. На передньому кінці шпинделя 1 за допомогою різьби і фіксуючого гвинта жорстко закріплений фланець 20 для кріплення кулачкового патрона 21, затиск якого відбувається від хрестовини 22, жорстко зв'язаної з ланкою передачі 14 за допомогою граного або шліцьового кінця "а" і гвинта 23 і розташованого в самому кулачковому патроні 21. На хрестовину 22 надягаються ролики 24, що за допомогою спіралі зв'язані з кулачками 25, що здійснюють затиск заготовки 26. Даний пристрій призначений для використання на токарному верстаті. 1 UA 91154 U 5 10 15 20 Шпиндельний вузол працює наступним чином. При нерухомому шпинделі 1 (фіг. 1) у розтиснутий кулачковий патрон 21 вводиться об'єкт затиску 26. При подачі струму на обмотку статора 12 виникає електромагнітне поле, яке взаємодіє з обмотками ротора 11, зв'язаного жорстко з ланкою передачі 14. Виникає крутний момент Мз, який обертає ротор 12 з ланкою передачі 14 діаметром dл, що розташована всередині шпинделя 1. Цей крутний момент М з передається на хрестовину 22, що знаходиться в патроні 21, де ролики 24 по спіралі Архімеда зводять кулачки 25 (фіг. 2), так і відбувається затиск. Після затиску струм подається на обмотку статора 6 (фіг. 1), виникає електромагнітне поле, що взаємодіє з обмоткою ротора 5 і тому змушує шпиндель 1 обертатися з необхідною частотою. Керування шпиндельного вузла з механізмом затиску здійснюється від системи ЧПК. Зупинка шпинделя 1 здійснюється при зняті струму в обмотці статора 6, а розтиск об'єкта 26 при зміні полюсів на обмотці статора 12, що змушує ротор 11 і втулку-вал 9 обертатися в зворотному напрямку, обертаючи ланку передачі 14 в зворотному напрямку, відповідно розводячи кулачки. 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.А., Диневич Г.Е. Компоновка станков с механизмами параллельной структуры (под ред. Ю.Н. Кузнецова. - Херсон: ПП Вишемирський, 2010. - 417 с. (рис. 7.17, стр. 399-401). 3. Патент України на корисну модель № 65488. Шпиндельний вузол верстата. МПК В23В47/00, В23В19/00, заявл. 04.05.2011, опубл. 12.12.2011, Бюл. № 23. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Шпиндельний вузол верстата, що містить привід 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, який відрізняється тим, що 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. 2 UA 91154 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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