Шпиндельний вузол верстата

Реферат: Шпиндельний вузол верстата містить корпус, вбудований всередину електрошпинделя на опорах, привод подачі електрошпинделя за допомогою гвинтової передачі, гайка якої має можливість обертання. Гвинт виконаний без можливості обертання і пустотілим з отвором під нерухомо встановлений в ньому електрошпиндель. Привод подачі виконаний у вигляді плоскотороїдального електродвигуна, ротор якого жорстко зв'язаний з гайкою, а статор з нижньою частиною корпуса. На зовнішній або внутрішній поверхні гвинта виконані напрямні пази на довжину, що більше максимальної величини поступового переміщення електрошпинделя. UA 109195 U про видачу патенту: UA 109195 U UA 109195 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі машинобудування і може бути використана в металорізальних верстатах для надання шпинделю із заготовкою або інструментом обертового головного руху та поступового руху подачі вздовж осі шпинделя. Відомий шпиндельний вузол з приводом головного руху у вигляді мотор-шпинделя (див., наприклад, модель HF120.2A32 фірми IBAG), що містить шпиндель на опорах, розташованих в корпусі, і вмонтовані обмотки ротора на шпинделі статора в корпусі [1]. Недоліком мотор-шпинделя є відсутність привода подачі, що обмежує функціональні можливості і потребує неспіввісного приводу подач. Відомий також шпиндельний вузол верстата, що містить шпиндель на опорах, розташованих в поступово рухомому корпусі, зв'язаний із шпинделем електродвигун приводу головного руху, привод подачі шпинделя з керуванням від системи ЧПК кроковим або слідкуючим електродвигуном з можливістю передачі руху за допомогою зубчастої пари на гвинтову пару, гайка якої жорстко зв'язана з відомим зубчастим колесом [2]. Недоліком даного шпиндельного вузла є те, що електродвигун винесений за межі шпинделя з його опорами. Це збільшує габарити шпиндельного вузла за довжиною, його вагу та трудомісткість виготовлення. Найбільш близьким аналогом за технічною суттю до заявлюваного об'єкта є шпиндельний вузол верстата, що містить корпус, вбудований всередину електрошпиндель на опорах, привод поступової подачі електрошпинделя за допомогою гвинтової передачі, гайка якої має можливість обертання, а гвинт виконаний без можливості обертання і пустотілим з отвором під нерухомо встановлений в ньому електрошпиндель [3]. Основним недоліком даного шпиндельного верстата є наявність зубчастої передачі в приводі поступової подачі електрошпинделя і винесеного за межі електродвигуна. Це ускладнює конструкцію, збільшує її габарити по висоті і вагу. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення шпиндельного вузла шляхом того, що привод подачу виконаний у вигляді плоскотороїдального електродвигуна, ротор якого жорстко зв'язаний з гайкою, а статор з нижньою частиною корпуса, причому на поверхні гвинта виконані напрямні пази відповідної довжини, що дозволяє досягнути технічний результат зменшення габаритів і ваги та спрощення конструкції. Поставлена задача вирішується тим, що у шпиндельному вузлі верстата, що містить корпус, вбудований всередину електрошпиндель на опорах, привод подачі електрошпинделя за допомогою гвинтової передачі, гайка якої має можливість обертання, а гвинт виконаний без можливості обертання і пустотілим з отвором під нерухомо встановлений в ньому електрошпиндель, новим, згідно з корисною моделлю, є те, що привод подачі виконаний у вигляді плоскотороїдального електродвигуна, ротор якого жорстко зв'язаний з гайкою, а статор з нижньою частиною корпуса, причому на зовнішній або внутрішній поверхні гвинта виконані напрямні пази на довжину, що більше максимальної величини поступового переміщення електрошпинделя. Саме за рахунок плоскотороїдального електродвигуна і усунення зубчастої передачі досягається бажаний технічний результат. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де показано на: фіг. 1 - конструктивна схема шпиндельного вузла фрезерного верстата, встановленого на рухомій платформі механізму паралельної структури - варіант 1 з зовнішніми напрямними пазами на зовнішній поверхні гвинта; фіг. 2 - конструктивна схема шпиндельного вузла карусельного верстата, встановленого на станині - варіант 2 з напрямними пазами на внутрішній поверхні гвинта. У варіанті 1 шпиндельний вузол містить корпус 1 (фіг. 1), вбудований всередину електрошпиндель 2 (мотор-шпиндель) на опорах 3 і шпинделем 4 з інструментом 5 (наприклад, фрезою). Привод подачі електрошпинделя 2 виконаний у вигляді плоскотороїдального електродвигуна, ротор 6 якого з опорами 7 жорстко зв'язаний з гайкою 8, а статор 9 з нижньою частиною 10 корпуса 1, що за допомогою гвинтів 11 прикріплений до рухомої платформи 12 механізму паралельної структури з шарнірними з'єднаннями 13 і штангами 14, наприклад, багатокоординатного свердлильно-фрезерного верстата [1]. Гвинт 15 виконаний без можливості обертання і пустотілим з отвором під нерухомо встановлений в ньому електрошпиндель 2. На зовнішній поверхні гвинта 15 в місці відсутності різьби виконані напрямні пази 16, наприклад шліцьові, в яких розташовані, виконуючі функції шпонки, виступи 17 кільця 18, нерухомого відносно платформи 12. У варіанті 2 на відміну від варіанта 1 шпиндельний вузол містить корпус 1, розташований на станині 19, електрошпиндель 2 на опорах 3, призначених для самого шпинделя 4, до переднього торця якого прикріплена планшайба 20, наприклад, карусельного верстата, яка обертається на опорах кочення 21, встановлених на торці гвинта 15. На внутрішній поверхні 1 UA 109195 U 5 10 15 20 пустотілого гвинта 15 в нижній частині виконані напрямні пази 16, наприклад шліцьові, в яких розташовані виступи 17 кільця 18, нерухомого відносно станини 19. В обох варіантах (фіг. 1, 2) напрямні пази 16 виконані на довжину L, що більше максимальної величини поступового переміщення Н електрошпинделя 2, тобто L>>H. Шпиндельний вузол працює наступним чином. При подачі струму на обмотки статора електрошпинделя 2 виникає магнітне поле, яке взаємодіє з поверхнею обмоток ротора, розташованого на шпинделі 4, що змушує останній обертатися з необхідною частотою обертання n. Для забезпечення подачі S шпинделя 4 з інструментом 5 (фіг. 1) або планшайби 20 (фіг. 2) подається напруга на статор 9 плоскотороїдального електродвигуна у вигляді керованих від системи числового програмного керування (ЧПК) імпульсів, що повертає ротор 6 і гайку 8 на заданий кут, пропорційний переміщенню шпинделя 4 при відповідному кроці гвинтової пари. Джерела інформації: 1. Кузнецов Ю.М., Дмитрієв Д.О., Діневіч Д.Ю. Компоновка верстатів з механізмами паралельної структури / Під ред. Ю.М. Кузнецова - Херсон: ПП Вишемирський B.C., 2010. - 417 с. (рис. 7.17, с. 399-401). 2. https://www.behance.net (gallery/16124991/ The-Suitcase-CNC Фрезерна головка з зовнішньою гвинтовою передачею (The Suitcase CNC) 3. Заявка на корисну модель України № U201602945 від 22.03.2016 р. Шпиндельний вузол верстати (автори Кузнецов Ю.М., Олійник К.О.), МПК В23В 19/00, В23В 47/00. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Шпиндельний вузол верстата, що містить корпус, вбудований всередину електрошпинделя на опорах, привод подачі електрошпинделя за допомогою гвинтової передачі, гайка якої має можливість обертання, а гвинт виконаний без можливості обертання і пустотілим з отвором під нерухомо встановлений в ньому електрошпиндель, який відрізняється тим, що привод подачі виконаний у вигляді плоскотороїдального електродвигуна, ротор якого жорстко зв'язаний з гайкою, а статор з нижньою частиною корпуса, причому на зовнішній або внутрішній поверхні гвинта виконані напрямні пази на довжину, що більше максимальної величини поступового переміщення електрошпинделя. 2 UA 109195 U 3 UA 109195 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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 4