ШПИНДЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ СВЕРЛИЛЬНОГО СТАНКА

Полезная модель относится к станкостроению, в частности к шпиндельным узлам сверлильных станков, используемых для сверления глубоких отверстий малого диаметра.
Известен шпиндельный узел сверлильного станка (свидетельство на П.М. №20870, МПК 7 В23В 47/24 от 04.06.2001 г.), в корпусе которого размещена пиноль, с возможностью перемещения вдоль оси и имеющая верхнюю и нижнюю крышки с уплотнениями, образующие замкнутую полость, постоянно заполненную смазочной жидкостью, внутри этой полости размещен шпиндель, его верхняя и нижняя опоры выполнены в виде втулок со сквозными каналами, равномерно расположенными по окружности.
Недостатком такой конструкции шпиндельного узла является то, что возникающие радиальные и осевые колебания шпинделя отрицательно влияют на процесс сверления, а именно, приводят к уводу сверла и, как следствие, к его поломке.
Известен также шпиндельный узел, выбранный в качестве прототипа (свидетельство на П.М. №38659, МПК В23В 47/24 от 02.03.2004 г.), в корпусе которого размещена пиноль, имеющая верхнюю и нижнюю крышки, образующие замкнутую полость, заполненную смазочной жидкостью, внутри которой размещен шпиндель с верхней и нижней опорными шейками, имеющими нарезку на образующих поверхностях, расположенными с возможностью взаимодействия с поддерживающими втулками со сквозными каналами, установленными в пиноли; при этом нижний конец шпинделя связан с держателем инструмента, а хвостовая часть его расположена в дополнительной опоре и выполнена с возможностью взаимодействия с приводом станка. Кроме того, на шпинделе, в упор к нижней опорной шейке выполнен фланец с двумя гладкими торцовыми поверхностями, с возможностью осевого перемещения в цилиндрической полости, образованной стаканом, на донце которого выполнено центральное отверстие и эксцентричная канавка с несколькими маслоперегонными отверстиями.
Такая конструкция шпиндельного узла позволяет уменьшить осевое усилие на шпиндель в момент врезания сверла в обрабатываемый материал за счет возможности его свободного дополнительного перемещения в осевом направлении относительно пиноли. Это позволяет демпфировать и радиальные колебания шпинделя, чем достигается снижение вероятности увода сверла и его поломки. Однако, и у этой конструкции есть недостатки, заключающиеся в том, что фланец и обе опорные шейки шпинделя во время работы всегда должны быть погружены в смазочную жидкость, находящуюся в полости пиноли, а уровень этой жидкости не должен быть ниже верхней опорной шейки шпинделя и ее поддерживающей втулки. Проверку уровня смазочной жидкости в полости пиноли оператор осуществляет периодически, 2-3 раза за смену, при этом процедура эта сопряжена с прерыванием процесса сверления и необходимостью осуществления ряда операций, а именно, с помощью рукоятки переместить пиноль вверх до совмещения бокового отверстия, выполненного в верхней прозрачной крышке пиноли со смотровым отверстием, выполненным в корпусе шпиндельного узла и удерживать в совмещенном положении в период наблюдения. Кроме этого, также неудобно заливать смазочную жидкость в полость пиноли и сливать ее, что необходимо после длительной работы шпиндельного узла. Все эти факторы не позволяют оператору постоянно, без прерывания процесса сверления следить за уровнем смазочной жидкости в полости пиноли и не допустить его падения. В противном случае происходит сухое трение контактирующих поверхностей шпинделя и опорных втулок, что приводит их к интенсивном износу и, как следствие, к выходу из строя шпиндельного узла.
Задачей, которую решает предлагаемая полезная модель, является предохранение шпиндельного узла от преждевременного выхода из строя за счет создания конструктивной возможности постоянного визуального контроля за уровнем смазочной жидкости, находящейся в полости пиноли, а также упрощения процесса ее наполнения и замены.
Для решения этой задачи в шпиндельном узле, в корпусе которого размещена пиноль, имеющая верхнюю и нижнюю крышки, образующие замкнутую полость, заполненную смазочной жидкостью, внутри которой размещен шпиндель с верхней и нижней опорными шейками, имеющими нарезку на образующих поверхностях и расположенными с возможностью
взаимодействия с поддерживающими втулками со сквозными каналами, установленными в пиноли; при этом нижний конец шпинделя связан с держателем инструмента, а хвостовая часть его расположена в дополнительной опоре и выполнена с возможностью взаимодействия с приводом станка, а в упор к нижней опорной шейке шпинделя выполнен фланец с двумя гладкими торцовыми поверхностями, с возможностью ограниченного осевого перемещения в цилиндрической полости, образованной стаканом, на донце которого выполнено центральное отверстие и эксцентрическая канавка с несколькими маслоперегонными отверстиями, авторы предлагают: шпиндельный узел сверлильного станка снабдить указателем уровня смазочной жидкости в виде полой трубки из прозрачного материала, расположенной снаружи корпуса шпиндельного узла, параллельно оси пиноли, верхнюю часть трубки снабдить стаканом, с установленным в нем фильтрующим элементом, а нижнюю - связать с полостью пиноли герметично, при помощи соединительных элементов (полого угольника, тройника и разрезного хомута), которые образуют сообщающиеся сосуды.
Авторы предлагают в соединительном элементе, выполненным в виде тройника, два конца и сквозную полость расположить на одной оси, а третий конец, с установленным в нем вентилем, предназначенным для слива отработанной смазочной жидкости, расположить перпендикулярно относительно той же сквозной полости.
Авторы предлагают соединительный элемент, охватывающий нижнюю часть пиноли, состоящий из двух половин, выполнить в виде разрезного хомута, в одной половине которого выполнить сквозное отверстие, и совместить его с боковым сквозным отверстием, выполненным в нижней части пиноли.
Такая конструкция шпиндельного узла дает возможность оператору без прерывания процесса обработки постоянно следить за уровнем смазочной жидкости, находящейся в полости пиноли, и в случае ее падения оперативно принять меры для предохранения шпиндельного узла от преждевременного выхода его из строя из-за утечки смазочной жидкости. Кроме этого, при такой конструкции шпиндельного узла намного упрощается процесс промывки смазочной системы шпиндельного узла и замены отработанной смазочной жидкости.
При проведении поиска по патентной и научно-технической литературе не было обнаружено решений, содержащих совокупность предлагаемых признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "новизна".
Промышленная применимость полезной модели видна из описания конструкции шпиндельного узла.
Полезная модель поясняется чертежами:
На фиг.1 - разрез А-А, пример выполнения предлагаемой конструкции шпиндельного узла с указателем уровня смазочной жидкости, находящейся в пиноли.
На фиг.2 - разрез Б-Б.
Предлагаемый шпиндельный узел сверлильного станка содержит шпиндель 1, на его хвостовой части выполнены симметричные шпоночные пазы 2 и 3, предназначенные для передачи крутящего момента от привода станка (на фиг. не показан) к шпинделю 1, на средней части шпинделя 1 выполнены верхняя 4 и нижняя 5 опорные шейки, имеющие нарезку 6 и 7 на образующих поверхностях. В упор к нижней опорной шейке 5 у шпинделя 1 выполнен фланец 8 с двумя гладкими торцовыми поверхностями 9 и 10. Фланец 8 со шпинделем 1 имеют возможность перемещаться по оси относительно полости пиноли. Фланец 8 помещен в цилиндрическую полость, образованную стаканом 11, в донце которого имеется центральное отверстие 12 и эксцентрическая канавка 13 с несколькими маслоперегонными отверстиями 14. На нижней части шпинделя 1 выполнена полированная цилиндрическая поверхность 15 под манжету 16 и коническая поверхность 17 для держателя инструмента 18 со сверлом 19. В пиноли 20 размещены верхняя 21 и нижняя 22 бронзовые поддерживающие втулки, расположенные соосно относительно друг друга. На каждой поддерживающей втулке 21 и 22 соосно ее оси выполнены сквозные каналы 23 и 24 для перегонки смазочной жидкости 25, вытекание которой предотвращает манжета 16 и резиновое кольцо 26 установленное между крышкой 27 и пинолью 20.
На нижней части пиноли 20 установлен хомут, состоящий из двух половин 28 и 29, которые охватывают наружную цилиндрическую поверхность пиноли 20 и стягиваются между собой с помощью двух болтов 30 (фиг.2). В
одной половине разрезного хомута 29 выполнено отверстие 31, которое совмещено с боковым отверстием 32, выполненным в пиноли 20. Между отверстиями 31 и 32 установлено уплотнительное кольцо 33. Разрезной хомут, состоящий из двух половин 28 и 29, связан соединительными элементами: тройником 34, в котором вмонтирован вентиль 35, предназначенный для слива отработанной смазочной жидкости, и угольником 36, с которым герметично связан указатель уровня смазочной жидкости, находящейся в полости пиноли 20, в виде полой трубки 37, выполненной из прозрачного материала, верхняя часть которой снабжена стаканом 38, с установленным в нем фильтрующим элементом 39, предназначенным для гарантии залива в систему смазки чистой смазочной жидкости. На прозрачной полой трубке 37 нанесены метки (max и min), соответствующие допустимым максимальным и минимальным уровням смазочной жидкости в полости пиноли 20. Полость полой трубки 37 и полость пиноли 20 образуют сообщающиеся сосуды и, включая угольник 36, тройник 34 и хомут 29, являются смазочной системой шпиндельного узла. В верхней крышке 40 пиноли 20 выполнено отверстие 41, совпадающее с отверстием 42, выполненным в корпусе шпиндельного узла.
Шпиндельный узел сверлильного станка работает следующим образом:
В процессе подготовки к работе нового или находящегося в длительной эксплуатации шпиндельного узла, снабженного указателем уровня смазочной жидкости, вначале проверяют наличие смазочной жидкости в системе смазки шпиндельного узла. При наличии ее сливают, промывают смазочную систему и закрывают вентиль 35, смонтированный в тройнике 34. Далее, свежую смазочную жидкость 25, например индустриальное масло, заливают в систему смазки. Смазочная жидкость 25, которую заливают через стакан 38, снабженный фильтрующим элементом 39, проходит через полости: указательной прозрачной трубки 37, угольника 36, тройника 34, одной половины хомута 29, через боковое отверстие 32, выполненное в пиноли 20, и попадает в стакан 11, далее, через маслоперегонные отверстия 14 стекает в нижнюю крышку 27. Ее вытекание из крышки препятствует манжета 16. После заполнения полостей нижней крышки 27 и стакана 11 смазочная жидкость 25 проходит через отверстия 24, выполненные в нижней поддерживающей втулке
22, и поступает в полость пиноли 20 и по принципу сообщающихся сосудов поднимается одновременно и равномерно. Подъем уровня в указательной прозрачной трубке 37 продолжается до отметки "max", которая соответствует уровню бокового отверстия 41, выполненного в верхней крышке 40 пиноли 20.
При дальнейшем заливе подъем уровня жидкостных столбиков прекращается, т.к. избыточный объем смазочной жидкости через отверстия 41 переливается в пространство, ограниченное внутренней поверхностью корпуса станка 42. После заполнения системы смазочной жидкостью шпиндельный узел готов к работе.
В процессе работы оператор визуально следит за уровнем жидкостного столбика в указательной трубке 37, и когда уровень смазочной жидкости упадет до отметки "min", оператор доливает через стакан 38 свежую смазочную жидкость до отметки "max".
Таким образом, благодаря такой конструктивной особенности шпиндельного узла, а именно, введению указательной прозрачной трубки, появляется возможность постоянного визуального контроля за уровнем смазочной жидкости, находящейся в полости пиноли, что дает возможность предохранить шпиндельный узел от сухого трения контактирующих поверхностей и его преждевременного выхода из строя. Кроме этого, значительно повышается производительность процесса сверления глубоких отверстий малого диаметра.