Шпиндельный узел металлорежущего токарного станка

Полезная модель относится к области металлорежущих станков.
Известен шпиндельный узел токарного станка, содержащий шпиндель, имеющий продольную ось, бабку, выполненную с возможностью установки на базовую плоскость станины, и первую и вторую опоры, выполненные с возможностью регулировки и фиксации положения упомянутого шпинделя относительно бабки /Патент РФ 194224, 2019/
При этом предполагается расположение первой и второй опор вне бабки и регулировка положения продольной оси шпинделя осуществляется посредством изменения положения осей первой и второй опор в пределах зазоров винтов крепления опор к бабке.
Полезная модель направлена на повышение точности расположения продольной оси симметрии шпинделя относительно базовой плоскости станины путем регулировки первой и второй опор бабки по сопряженным сферическим поверхностям.
Для достижения указанного технического результата предложен шпиндельный узел металлорежущего станка, содержащий шпиндель, бабку, выполненную с возможностью установки на базовую плоскость станины, и имеющую первую и вторую опоры, выполненные с возможностью регулировки и фиксации положения имеющий продольную ось симметрии, упомянутого шпинделя относительно бабки.
Каждая опора включает кольцо, выполненное с возможностью разъемного соединения с бабкой и втулку, выполненную с возможностью установки подшипника и разъемного соединения с кольцом, при этом торцы кольца и втулки сопряжены по сферической поверхности.
Бабка снабжена первым приводом регулировки положения кольца первой опоры и вторым приводом регулировки положения кольца второй опоры.
Для регулировки положения втулки первой опоры относительно кольца бабка снабжена третьим приводом, который включает стержень с головкой и резьбой, а также кронштейн, который закреплен на бабке.
Каждый привод включает стержень с головкой и резьбой, а также кронштейн, который закреплен на бабке.
Предложенный шпиндельный узел станка может быть использован в составе токарного или шлифовального металлорежущего станка.
Полезная модель поясняется фигурой чертежа общего вида токарного станка.
Шпиндельный узел металлорежущего токарного станка содержит шпиндель 1, имеющий продольную ось симметрии, бабку 2, и первую и вторую опоры, выполненные с возможностью регулировки и фиксации положения шпинделя 1 в отверстиях противоположных торцевых поверхностей бабки 2 относительно базовой плоскости станины 12, на которой установлена бабка 2.
Шпиндель 1 имеет с одного конца конусную посадочную поверхность, выполненную с возможностью установки патрона для закрепления заготовки или приспособления для закрепления инструмента, а также оправки, предназначенной для контроля положения шпинделя 1 относительно станины 12.
Первая опора включает первое кольцо 13 и первую втулку 5, которые сопряжены по сферической поверхности и посредством винтов образуют разъемное соединение, позволяющее изменять положение первой втулки 5 относительно первого кольца 13.
У кольца 13 один торец выполнен с плоской поверхностью, а другой торец образован участком внешней плоской кольцевой поверхности и участком внутренней кольцевой вогнутой сферической поверхности. Первое кольцо 13 предназначено для разъемного соединения посредством винтов (отверстия под которые выполнены с зазором) с бабкой 2 и с возможностью регулирования его положения относительно бабки 2 посредством винтов 20, 23, установленных на кронштейнах, прикрепленных к бабке 2.
Первая втулка 5 с одного конца выполнена внутри с буртиком, а снаружи с уступом, образующим кольцевую выпуклую сферическую поверхность, с другого конца выполнен патрубок, полость которого предназначена для установки внутри триплекса из трех радиально-упорных подшипников 9-11, двух промежуточных колец 7,8 и цилиндрической оболочки 6 с каналами для теплоносителя охлаждения подшипников 9-11. Уступ снаружи первой втулки 5 предназначен для разъемного соединения посредством винтов 15, конических шайб 16 и сферических шайб 17 с первым кольцом 13 и с возможностью регулирования его положения первой втулки 5 относительно первого кольца 13 посредством винтов 20, установленных на кронштейнах 18, прикрепленных к бабке 2.
Вторая опора включает второе кольцо 26 и вторую втулку 28, которые сопряжены по сферической поверхности и посредством винтов образуют разъемное соединение, позволяющее изменять положение второй втулки 28 относительно второго кольца 26.
У кольца 26 один торец выполнен с плоской поверхностью, а другой торец образован участком внешней плоской кольцевой поверхности и участком внутренней кольцевой вогнутой сферической поверхности. Второе кольцо 26 предназначено для разъемного соединения посредством винтов с бабкой 2 и с возможностью регулирования его положения относительно бабки 2 посредством винтов 37 со сферическим концом, установленных на кронштейнах 35, 36, прикрепленных к бабке 2.
Вторая втулка 28 с одного конца выполнена внутри с буртиком, а снаружи с уступом, образующим торцовую сферическую поверхность, с другого конца выполнен патрубок, полость которого предназначена для установки внутри дуплекса из двух подшипников 30, 31 и цилиндрической оболочки с каналами для теплоносителя охлаждения подшипников 30, 31.
Уступ снаружи второй втулки 28 предназначен для разъемного соединения посредством винтов 32, конических шайб 33 и сферических шайб 34 со вторым кольцом 26.
В полости бабки 2 установлен статор 24 двигателя, а на шпинделе установлен ротор 25 двигателя.
Для регулировки в процессе сборки шпиндельного узла используется приспособление для регулировки положения оси симметрии шпинделя (съемная насадка), которая содержит основание 3, включающее бобышку и фланец, и хвостовик 4, включающий стержень с цилиндрической поверхностью и фланец, которые выполнены в виде тел вращения.
Бобышка и хвостовик сопряжены сферическими поверхностями, обеспечивающими возможность регулирования положения оси основания 3 и оси хвостовика 4.
Бобышка основания 3 выполнена с торцовой сферической вогнутой поверхностью, предназначенной для сопряжения с торцовой сферической выпуклой поверхностью фланца хвостовика 4. Бобышка основания 3 предназначена для создания разъемного соединения винтами с фланцем хвостовика 4.
Основание 3, с противоположной от торцовой сферической поверхности бобышки стороны, имеет торцовую поверхность, включающую центральный участок с плоской круглой поверхностью, промежуточный участок с поверхностью в виде усеченного конуса и периферийный участок с плоской кольцевой поверхностью.
Фланец основания 3 выполнен со ступенчатыми сквозными отверстиями, предназначенными для разъемного соединения винтами со шпинделем 1.
Промежуточный участок торцовой поверхности основания 3 выполнен с возможностью сопряжения с поверхностью усеченного конуса участка торцовой поверхности шпинделя 1.
Съемная насадка предназначена для проверки точности выставления оси шпиндельного узла. Регулировка основания 3 относительно хвостовика 4 выполняется по сферическим поверхностям, что дает возможность обеспечить соосность поверхности основания 3 (в виде усеченного конуса участка торцовой поверхности) и цилиндрической поверхности стержня хвостовика 4 в пределах чувствительности приборов измерений, используемых при выставлении и сборке съемной насадки.
В процессе сборки на шпиндель 1 устанавливается втулка 5, в которую предварительно вклеена промежуточная втулка 6 рубашки принудительного охлаждения внешних обойм подшипников 9,10 и 11.
При помощи установочных промежуточных колец 7 и 8 в сборку из втулки 5 и промежуточной втулки 6 по внешней обойме устанавливаются три радиально-упорных подшипника 9, 10 и 11 соответственно. Полученная сборочная единица одевается на шпиндель 1. Далее на шпиндель 1 устанавливается ротор 25 двигателя.
Бабку 2 опорными плоскостями устанавливают на базовые плоскости гранитной станины 12.
Первое кольцо 13 со сферической поверхностью первой опоры крепится снаружи винтами 14 к одной стенке бабки 2 таким образом, что между винтами 14 и ступенчатыми отверстиями кольца 13 существуют зазоры, которые позволяют регулировать кольцо 13 как в продольном и поперечном направлениях, так и в угловом направлении в пределах величины зазоров.
При этом втулка 5 контактирует с кольцом 13 по сферической поверхности. Втулка 5 крепится к кольцу 13 на винтах 15 с зазорами, позволяющими регулировку как по горизонтали/вертикали, так и в угловом направлении в пределах своей величины. Для компенсации несоосности отверстий винты 15 устанавливаются с использованием работающих в паре конической шайбы 16 и сферической шайбы 17.
При установке винты 14 и 15 не затягиваются до конца.
Внутри бабки 2 устанавливают статор 24 двигателя.
Второе кольцо 26 со сферической поверхностью второй опоры крепится снаружи винтами 27 на противоположной стенке бабки 2 таким образом, что между винтами 27 и ступенчатыми отверстиями кольца 26 существует зазор, который позволяет перемещать кольцо 26, как в продольном, так и поперечном, направлениях, так и в угловом направлении в пределах своей величины.
После установки кольца 14 на бабку 2 устанавливают шпиндель 1. При этом втулка 5 контактирует с кольцом 13 по сферической поверхности. Втулка 5 крепится к кольцу 13 на винтах 15. Отверстия втулки 5 для винтов образуют зазоры, позволяющие регулировку как по горизонтали/вертикали, так и в угловом направлении. Для компенсации несоосности отверстий винты 15 устанавливаются с использованием работающих в паре конической шайбы 16 и сферической шайбы 17.
После установки шпинделя 1 на первую и вторую опоры на коническую посадочную поверхность, предназначенную для центрирования трехкулачкового патрона 38, устанавливается съемная насадка, состоящая из основания 3 и хвостовик 4. Поскольку предварительно съемная насадка отрегулирована, то при установке на конусную поверхность биение оси стержня хвостовика съемной насадки относительно поверхности станины 12 показывает биение оси шпинделя 1.
Биение цилиндрической поверхности стержня хвостовика 4 измеряется индикатором на максимально возможном вылете. После измерения биения начинают процесс регулирования положения оси шпинделя 1 относительно поверхности станины 12.
Для регулирования оси шпинделя 1 на бабку 2 устанавливают оснастку, состоящую из кронштейнов 18 и 19, в которых установлены регулировочные винты 20 со сферическими концами.
Впоследствии данная оснастка снимается с бабки 2. В зависимости от направления биения возможно начать регулировку оси поворачивая нижний или верхний винты 20, воздействуя сферической частью на цилиндрическую поверхность втулки 5. После каждой регулировки необходимо повторить процесс измерения биения.
После установки втулки 5 и 13 друг относительно друга таким образом, что биение оси шпинделя 1 составит на максимальном вылете съемной насадки не более 1 мкм, винты 15 могут быть затянуты окончательно.
Если необходимо отрегулировать высоту центров, то на корпус устанавливаются кронштейны 21 и 22 с регулировочными винтами 23 и аналогично предыдущей осуществляется регулировка высоты оси.
После описанной регулировки ось шпинделя 1 занимает однозначное положение в пространстве. Далее на шпиндель 1 устанавливается втулка 28 со сферической поверхностью, в которую предварительно вклеена рубашка 29 и установлены подшипники 30 и 31. Втулка 28 центрируется по сферической поверхности втулкой 26 и без дополнительной регулировки крепится винтами 32.
После установки втулки 28 и ее закрепления винтами 32 через коническую и сферическую шайбы 33 и 34 проверяется высота оси шпинделя 1. В случае расхождения замеров величины высоты оси шпинделя 1 на бабку 2 устанавливают оснастку, состоящая из кронштейнов 35 и 36 и регулировочных винтов 37 со сферическим концом. При повороте винта 37 сферический конец упирается в цилиндрическую поверхность втулки 26 и позволяет регулировать ее положение на торце бабки 2.