ШПИНДЕЛЬНАЯ БАБКА СТАНКА ДЛЯ РАСПИЛИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ (ВАРИАНТЫ)
SPINDLE HEAD OF CRYSTAL CUTTING TOOL (VERSIONS)

Изобретение относится к тонкой обработке драгоценных камней в алмазообрабатывающей промышленности, преимущественно к области производства бриллиантов, в частности к механизму для распиливания алмазов распиловочных станков.
Известен механизм для распиливания кристаллов алмазов, содержащий станину с межопорным шпинделем, который приводится во вращение с помощью плоскоременной передачи. На шпинделе с помощью шайб и гайки закрепляется режущий диск.
Концы шпинделя снабжены цапфами, несущие поверхности которых взаимодействуют с подшипниками скольжения, закрепленными на конических поверхностях вкладышей, установленных, например, в нижней и верхней пинолях станины.
Подшипники скольжения выполнены из самшита, которые специально обрабатываются (пропитываются) в машинном масле (Епифанов В.И., Песина А.Я., Зыков Л.В. «Технология обработки алмазов в бриллианты». - М.: «Высшая школа», 1982, с.98-102).
Известно техническое решение, когда подшипники скольжения выполнены из полимерного материала АФ-ЗТ. Такое решение реализовано на машиностроительном предприятии ФГУП «Звездочка» в г.Северодвинске («Технический акт по испытаниям втулочных антифрикционных подшипников» №04320-86-0003ТА от 09.04.03 г.).
Однако эти решения имеют недостатки, заключающиеся в том, что при работе шпинделя в режиме сухого трения с частотой вращения 7000 об/мин с нагрузкой осевой 0,5-1 кг и радиальной 3-5 кг имеет место очень низкий ресурс этих подшипников, в пределах 1-3 смен, т.к. эти материалы имеют низкую износостойкость, при этом они требуют постоянной смазки.
В режиме сухого трения подшипники скольжения, выполненные из материалов самшита и АФ-ЗТ, не работоспособны.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту (прототипом) является шпиндельная бабка станка для распиливания кристаллов, в которой шпиндель с распиловочным диском установлен в подшипниках скольжения, выполненных из углеграфита, позволяющих вращаться шпинделю без дополнительной смазки (свидетельство на полезную модель №2774 от 04.02.1994 г.).
Недостатком такого решения является низкий ресурс пары трения «шпиндель из стали - подшипник скольжения из углеграфита» с его низкими показателями по износостойкости в режиме сухого трения в пределах известных эксплуатационных характеристик: частота вращения 7000 об/мин, нагрузка осевая 0,5-1 кг и радиальная 3-5 кг.
Технической задачей создания заявляемой конструкции является разработка шпиндельной бабки механизма распиливания станка для распиливания кристаллов, обладающей повышенным ресурсом и возможностью работы в режимах сухого и полусухого трения.
Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем.
Шпиндельная бабка станка для распиливания кристаллов содержит станину с пинолями, плоскоременной привод вращения, шпиндель межопорный с распиловочным диском, при этом на концах шпинделя выполнены конические цапфы, несущие поверхности которых взаимодействуют с подшипниками скольжения, закрепленными на конических поверхностях верхних и нижних вкладышей, установленных в пинолях станины шпиндельной бабки. Вкладыши выполнены в виде роликоопор, каждая из которых содержит корпус ролика и опору с выступом, при этом на торце корпуса ролика, обращенном к цапфе шпинделя, закреплен конический подшипник скольжения, а на противоположной стороне корпуса ролика выполнена выточка, в которой по посадке установлен радиально-упорный подшипник качения. Опора с выступом установлена в пинолях шпиндельной бабки и на ней закреплен по внутреннему диаметру кольца радиально-упорного подшипника качения корпус ролика.
В другом варианте исполнения шпиндельная бабка станка для распиливания кристаллов содержит станину с пинолями, плоскоременной привод вращения, шпиндель межопорный с распиловочным диском, при этом на концах шпинделя выполнены конические цапфы, несущие поверхности которых взаимодействуют с подшипниками скольжения, закрепленными на конических поверхностях верхних и нижних вкладышей, установленных в пинолях станины шпиндельной бабки. Вкладыши выполнены в виде комбинированных по виду трения роликоподшипников качения и скольжения, при этом на радиальной цилиндрической поверхности выточки в корпусе ролика выполнена сферическая кольцевая дорожка, образующая поверхность подшипника, а на наружной поверхности выступа опоры выполнена симметрично расположенная в горизонтальной осевой плоскости сферическая кольцевая дорожка поверхности обратного подшипника, между которыми установлены сепаратор с телами качения, например шариками.
В обоих вариантах исполнения подшипники скольжения выполнены из антифрикционной, например, двухслойной технической ткани, содержащей полифеновые, например аримидные, волокна, пропитанные связующим, например ГИПК-114, а со стороны поверхности трения антифрикционной композицией, например СУРМ-Т, реализующей при трении с контртелом эффект избирательного переноса (эффекта безызносности).
На фиг.1 и 2 изображена шпиндельная бабка распиловочного станка в различных вариантах исполнения.
В первом варианте исполнения шпиндельная бабка станка для распиливания кристаллов (фиг.1) содержит станину с пинолями 1 (станина не показана), шпиндель 2 межопорный с распиловочным диском, плоскоременный привод 3.
В пинолях 1 установлены роликоопоры 4, содержащие корпус ролика 5 и опору 6 с выступом 7. В корпусе ролика 5 на торце 8 со стороны цапфы 9 шпинделя 2 закреплен подшипник 10 скольжения. С обратной торцевой стороны корпуса ролика 5 выполнена выточка 11, в которую по посадке до упора 12 устанавливают радиально-опорный подшипник 13.
Опоры 6 с выступом 7 неподвижно закреплены в пинолях 1 посредством самотормозящих конических поверхностей 14, находящихся в фрикционном защемлении друг с другом.
Сборку шпиндельной бабки по 1 варианту исполнения осуществляют по следующей схеме.
Вначале устанавливают в пиноли 1 опору 6 с выступом 7, на который насаживают по посадке ролик 5 с установленным радиально-упорным подшипником 13 до упора в буртик 15 выступа 7 торцом внутреннего кольца 16 радиально-упорного подшипника 13. Затем осевым перемещением «S» пиноли 1 вводят в кинематическое зацепление несущие поверхности 17 цапфы 9 шпинделя 2 с подшипниками 10 скольжения. Таким образом, при работе радиально-осевые нагрузки от шпинделя 2 через конические подшипники 9 скольжения роликоопоры 4 в сборе и установленного в нем радиально-упорного подшипника 13 качения передаются на опору 6 с выступом 7 и воспринимаются через пиноли 1 станиной шпиндельной бабки.
Предложенное выше конструктивное решение шпиндельной бабки предполагает следующую схему ее работы.
Вначале, в режиме пуска и в рабочем режиме, работает радиально-опорный подшипник 13 качения установленного ролика 5, реализуя вид трения качения. По мере повышения коэффициента трения качения по различным причинам (отсутствие смазки, износ и т.д.) периодически включается в работу конический подшипник скольжения в паре трения: стальная коническая несущая поверхность 17 цапфы 9 шпинделя 2 - подшипник скольжения 10. При этом происходит процесс приработки. Постепенно наступает момент, когда происходит отказ подшипника 13 качения и включается в работу пара трения скольжения: несущая поверхность 17 цапфы 9 шпинделя 2 - подшипник 10 скольжения, которая работает в режиме избирательного переноса (режиме безызносности) без смазки. Обеспечивается этот режим подшипником 10 скольжения, выполненным, например, из антифрикционной двухслойной технической ткани, содержащей полифеновые, например аримидные, волокна, пропитанные связующим, например ГИПК-114, и со стороны поверхности трения антифрикционной композицией, например СУРМ-Т, реализующей при трении с контртелом эффект избирательного переноса в режимах сухого и полусухого трения.
В другом варианте исполнения шпиндельная бабка распиловочного станка (фиг.2) содержит станину с пинолями 18 (станина не показана), шпиндель 19 межопорный с распиловочным диском (не показан), плоскоременной привод 20, роликоподшипник 21, комбинированный по виду трения качения и скольжения.
Роликоподшипник содержит ролик 22 и опору 23 с выступом 24, неподвижно установленную на самотормозящую коническую поверхность 25 пинолей 18.
На конической поверхности ролика 22 со стороны цапфы 26 шпинделя 19 расположен конический подшипник 27 скольжения.
С обратной торцевой поверхности ролика 22 выполнена выточка 28 на радиальной цилиндрической поверхности, которой образована сферическая кольцевая дорожка 29, образующая поверхность подшипника, а на наружной поверхности выступа 24 опоры 23 выполнена симметрично расположенная, например, в горизонтальной плоскости сферическая кольцевая дорожка 30 обратного подшипника, между которыми установлены сепаратор с телами качения 31, например шариками.
При сборке получается специальный комбинированный модуль (роликоопоры) трения качения и скольжения шпиндельной бабки.
Шпиндельная бабка второго конструктивного варианта работает следующим образом.
Вначале, в режиме пуска и в рабочем режиме вращается ролик 22, являющийся наружным кольцом (роликоопоры) модуля, реализуя режим трения качения. По мере повышения коэффициента трения качения по различным причинам (отсутствие смазки, износ и т.д.) периодически включается в работу конический подшипник скольжения 27 в паре трения: стальная несущая коническая поверхность 32 цапфы 26 шпинделя 19 - подшипник скольжения. Постепенно наступает момент, когда происходит отказ вращения ролика 22 со шпинделем 19 в режиме трения качения и включение в работу подшипника 27 скольжения, при этом реализуется эффект избирательного переноса (эффект безызносности) благодаря выбранным материалам для пары трения, например, согласно описанной конструкции в первом варианте исполнения шпиндельной бабки (см. фиг.1).
Предложенное техническое решение позволяет повысить надежность эксплуатации шпиндельной бабки распиловочного механизма ограночных станков, а также значительно увеличить ресурс шпиндельной бабки.