УСТРОЙСТВО ВРАЩЕНИЯ ШПИНДЕЛЯ

Предлагаемая полезная модель относится к машиностроению, а более конкретно к станкостроению, и может быть использована в обрабатывающих центрах с перемещающимися по управляемым координатам шпинделем инструмента.
Из уровня техники известно техническое решение, сущность которого заключается в том, что устройство управления подвижным узлом станка, содержащее шариковинтовой механизм, упругий элемент, тянущий трос, датчики перемещения, систему управления, управляемый золотник и привод гидравлического типа, дополнительно снабжено вторым тянущим тросом, связанным упругим элементом с приводом гидравлического типа и закрепленным диаметрально противоположно оси шпинделя. Технический результат изобретения состоит в повышении качества обработки (RU 2280543 С2 27.07.2006, В23В 47/26).
Недостатком этого устройства является необходимость использования тянущих тросов и упругих элементов, которые препятствуют реализации некоторых движений по управляемым координатам, кроме того, служит дополнительным регулируемым элементом, требующим высокоточных датчиков положения.
Наиболее близким к заявленной полезной модели по совокупности существенных признаков и решаемой технической задаче является известное из уровня техники устройство для вращения шпинделя, содержащее корпус и электродвигатель с редуктором, а так же расположенные в корпусе передающий и промежуточный валы. Промежуточный вал установлен на одной оси со шпинделем. Выходной вал редуктора посредством клиноременной передачи связан с передающим валом. На передающем валу жестко установлена ведущая шестерня, которая через паразитную шестерню и ведомую шестерню передает вращение на второй передающий вал. Для передачи крутящего момента с передающего вала на промежуточный вал служат приводные электромагнитные муфты, установленные на соответствующих передающих валах (RU 2071405 С1 10.01.1997, B23Q 5/08).
Недостатками описанного решения являются высокие показатели вибрации и шума, обусловленные длинной кинематической цепью от электродвигателя до шпинделя и, вследствие чего, низкая геометрическая точность обрабатываемых деталей.
Техническим результатом, на решение которого направлена заявленная полезная модель, является обеспечение снижения вибраций за счет применения упрощенной кинематической связи между подвижными элементами заявленного устройства, что в итоге позволяет увеличить геометрическую точность обрабатываемых деталей.
Данный технический результат достигается посредством того, что устройство вращения шпинделя, содержащее корпус и электропривод, расположенные в корпусе передающий вал и промежуточный вал, расположенный на одной оси со шпинделем, согласно полезной модели, дополнительно содержит шкив, жестко связанный с промежуточным валом, а также натяжной зубчатый ремень с регулируемым натяжным роликом, обеспечивающий передачу момента вращения от передающего вала на упомянутый шкив.
Заявленная полезная модель поясняется графическими материалами, где изображено устройство вращения шпинделя.
1. Шпиндельное устройство;
2. Механизм зажима инструмента;
3. Корпус;
4. Передний фланец привода;
5. Фланец привода;
6. Передающий вал;
7. Зубчатый ремень;
8. Шкив;
9. Промежуточный вал;
10. Чашка крепления шпиндельного устройства 1;
11. Осевой вал;
12. Фланец осевого вала 11;
13. Центрирующий фланец осевого вала 11;
14. Шток;
15. Подшипники;
16. Регулируемый натяжной ролик.
Устройство вращения шпинделя содержит корпус 3 и электропривод (на чертеже не изображен), а также расположенные в корпусе 3 передающий вал 6 и промежуточный вал 9. Упомянутый промежуточный вал 9 расположен на одной оси со шпинделем 1. Кроме того заявленное устройство содержит шкив 8, жестко связанный с промежуточным валом 9, а также натяжной зубчатый ремень 7 с регулируемым натяжным роликом 16. Натяжной зубчатый ремень 7 сконструирован таким образом, что обеспечивает передачу момента вращения от передающего вала 6 на упомянутый шкив 8.
В частности, для обеспечения работоспособности, конструкция устройства содержит следующие элементы: передний фланец 4 привода, закрепленный на корпусе 3; фланец 5 привода, в котором базируется передающий вал 6; чашку 10 крепления шпиндельного устройства 1, установленную в корпусе 3; осевой вал 11, установленный через фланец 12 осевого вала 11 в корпусе 3; центрирующий фланец 13, предназначенный для правильного расположения осевого вала 11 и фланца 12; шток 14, установленный в осевом вале 11; подшипники 15, расположенные в установочных местах между передающим валом 6 и фланцем 5 привода, фланцем 12 осевого вала 11 и шкивом 8, осевым валом 11 и центрирующим фланцем 13; механизм 2 зажима инструмента, расположенный на шпиндельном устройстве 1.
Устройство вращения шпинделя работает следующим образом.
От закрепленного на корпусе 3 посредством переднего фланца 4 электропривода через передающий вал 6 момент вращения посредством зубчатого ремня 7 передается на шкив 8, жестко связанный с промежуточным валом 9 и осевым валом 11 с установленным фланцем 12. При этом вращательное движение промежуточного вала 9, выполненного с возможностью осевого перемещения вдоль оси шпиндельного устройства 1 посредством подачи масла в гидросистеме штоком 14, поступает на механизм зажима инструмента 2 путем перемещения промежуточного вала 9 внутри чашки 10 крепления шпиндельного устройства 1, где осевой вал 11 работает в качестве гидроцилиндра. Позиционирование подвижных деталей в заданной системе координат обеспечивается корпусом 3, в котором смонтированы на двух взаимно параллельных осях на фланце 5 привода передающий вал 6 и на фланце 13 осевой вал 11 с фланцем 12, которые базируются через подшипники 15.
При этом натяжение зубчатого ремня 7 привода вращения шпинделя обеспечивается доработкой механизма натяжения привода вращения шпинделя, а именно использованием регулируемого натяжного ролика 16 относительно зубчатого ремня 7. Точность положения обеспечивается методом пригонки. При правильном расположении зубчатого ремня не требуется дополнительное (слишком сильное) натяжение.
Известные конструкции шпиндельных бабок имеют длинную кинематическую цепь от электропривода до шпинделя, что является причиной возникновения вибрации, шума при работе шпинделя. Причем с повышением числа оборотов шпинделя, вибрации и шум возрастают. Вибрации шпинделя значительно снижают геометрическую точность обрабатываемых деталей, что совершенно недопустимо для высокоточных станков, которым является рассматриваемый в качестве базовой модели обрабатывающий центр ИС800МПФ4.
Таким образом, заявленная совокупность признаков, изложенная в формуле полезной модели, позволяет посредством применения указанных изменений позволяет снизить вибрации шпинделя станка и тем самым увеличить геометрическую точность обрабатываемых деталей. Помимо этого, вследствие использования в устройстве стандартных узлов и деталей, реализуется возможность гибкого интегрирования данного устройства в разнообразное станочное оборудование.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.
Свойства, регламентированные в заявленной полезной модели, соединены отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования в машиностроении;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.