Шпиндельний вузол верстата

Реферат: UA 98583 U UA 98583 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 закріплення деталі або заготовки, що обертається при обробці. 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. 2A3 2 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, або ж його наявність у вигляді механізму з використанням тарілчастих пружин, що є вже застарілим і громіздким. Найближчим аналогом, прийнятим за прототип, вибраний шпиндельний вузол токарного верстата з універсальним 3-х кулачковим самоцентруючим патроном [3], що містить привод головного руху шпинделя, з можливістю передачі крутного моменту за допомогою клинопасової або зубчастої передачі та 3-х кулачковий патрон. 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 для закріплення заготовки, що дозволяє досягнути технічного-результату - розширення функціональних можливостей верстата. Поставлена задача вирішується тим, що в шпиндельному вузлі верстата, який містить привод головного руху, високомоментний двигун і самоцентруючий 3-х кулачковий патрон, згідно з корисною моделлю, високомоментний двигун розміщений в корпусі 3-х кулачкового патрона, з одного боку жорстко зв'язаний з корпусом патрона, що розташований перед передньою опорою шпинделя, а з другого через гнучку муфту з механізмом затиску 3-х кулачкового патрона, що працює за принципом спіралі Архімеда. Завдяки жорсткому зв'язку, за допомогою гнучкої муфти, високомоментного двигуна та механізму затиску 3-х кулачкового патрона і додаткового електромагнітного поля, що виникає між ротором і статором виникає крутний момент регульованої величини, що приводить в дію, через гнучку муфту, механізм затиску 3-х 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 - переріз А-А по спіралі Архімеда фіг. 3, 4 - збільшений вигляд елементів шпиндельного вузла фіг. 5 - виконання патрона з високомоментним двигуном плоского виконання 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 фланець 8, в якому розміщений датчик зняття частоти обертання шпинделя 9. На передньому кінці шпинделя 1 за допомогою різьби і фіксуючого гвинта 10 жорстко закріплений фланець 11 для кріплення 3х кулачкового патрона 12, затиск якого відбувається від високомоментного двигуна 13, в корпусі якого розміщено ротор 14 і статор 15, що зв'язаний з механізмом затиску 16 за допомогою гнучкої муфти 17 і розташованого в самому 3-х кулачковому патроні 12. Механізм затиску 16 з прикріпленими до нього кульками 18 за допомогою спіралі Архімеда зв'язаний з кулачками 19, що здійснюють затиск заготовки 20. З іншої сторони вала високомоментного двигуна розміщений датчик зняття частоти 21 з цього двигуна. Струм до високомоментного двигуна 1 UA 98583 U 5 10 15 20 25 подається по провідниках "b" і "с" через струмознімач кільцевий 22, частина якого розміщена на шпинделі 1, а частина на фланці 7, що дає змогу передавати струм при обертанні. Даний пристрій призначений для використання на токарному верстаті. Шпиндельний вузол працює наступним чином. При нерухомому або рухомому шпинделі 1 (фіг. 1) розтиснутий 3-х кулачковий патрон 12 вводиться об'єкт затиску 20. При подачі струму на обмотку статора 15 виникає електромагнітне поле, яке взаємодіє з обмотками ротора 14, зв'язаного муфтою 17 з механізмом затиску 16. Виникає крутний момент Мз, що передається на механізм затиску 16 в 3-х кулачковому патроні, де кульки 18 по спіралі зводять кулачки 19, 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 обертається 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 20 при зміні полюсів на обмотці статора 15, що змушує ротор 14 обертатися в зворотному напрямку, механізм затиску в зворотному напрямку, відповідно - розводячи кулачки. Подача струму на високомоментний двигун 13 передається по провідниках "b" і "с" через струмознімач кільцевий 22, частина якого розміщена на шпинделі 1, а частина на фланці 7, що дає змогу передавати струм при обертанні. Як варіант можливе використання високомоментного двигуна 13 в іншому виконанні (фіг. 5), який є тоншим і дає змогу зменшити габарити патрона. Джерела інформації: 1. А. с. СССР 3515626. Силовая головка. МПК B23Q 37/00, 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. (С. 399-401, рис. 7.17). 3. ГОСТ 2675-80. Патроны самоцентрирующие трехкулачковые ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Шпиндельний вузол верстата, що містить привод головного руху шпинделя, розташований всередині з можливістю передачі крупного моменту за допомогою електромагнітного поля, високомоментний двигун і самоцентруючий 3-х кулачковий патрон для заготовки, який відрізняється тим, що високомоментний двигун розміщений в корпусі 3-х кулачкового патрона, з одного боку жорстко зв'язаний з корпусом патрона, що розташований перед передньою опорою шпинделя, а з другого через гнучку муфту з механізмом затиску 3-х кулачкового патрона, що працює за принципом спіралі Архімеда. 2 UA 98583 U 3 UA 98583 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 4