ШПИНДЕЛЬ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО И ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО СТАНКА

Полезная модель относится к области станкостроения и может быть использована при конструировании шпинделей металлорежущих и деревообрабатывающих станков.
Известны шпиндели металлорежущих и деревообрабатывающих станков, имеющие в поперечных сечениях различных участков разные значения осевых моментов инерции, например, из-за наличия шпоночных пазов для передачи крутящего момента, воздушных каналов, отверстий, проточек.
Известна конструкция шпиндельного узла, в шпинделе которого для обеспечения возможности деформирования, а также упругого восстановления тонкостенной части направляющей втулки, выполнены каналы, связанные с полостью направляющей втулки [А.с. №1240518, В23В 49/02, 1983].
В шпиндельном устройстве фрезерно-расточной группы шпиндель имеет диаметрально расположенные шпоночные пазы. В этом же устройстве полый шпиндель имеет шпоночный паз и проточенные пересекающиеся лыски [А.с. №580063, В23В 47/00, 1975].
Известна конструкция шпиндельного узла металлорежущего станка, содержащего основной и дополнительный шпиндели, кинематически связанные между собой посредством шпонок [А.с. №887072, В23В 47/00, 1979].
Недостатком указанных конструкций шпинделей металлорежущих и деревообрабатывающих станков является возникновение параметрических колебаний, которые ухудшают качество обрабатываемой поверхности, уменьшают долговечность оборудования, ограничивают его технологические возможности.
В шпинделе с зажимным центрирующим патроном [Патент №2400331, В23В 31/20, 2010] для центрирования разрезной втулки при раскрытии и закрытии патрона во внутреннем канале полого вала втулка выполняется с цилиндрической торцевой частью, размещенной внутри полого вала. Между внешней поверхностью цилиндрической торцевой части разрезной втулки и противолежащей ей поверхностью полого вала равномерно по окружности установлены, по меньшей мере, три шарика. Шарики размещены в сквозных отверстиях, выполненных в стенке полого вала, и служат центрирующей опорой разрезной втулки при ее возвратно-поступательных перемещениях вдоль полого вала в процессе раскрытия и закрытия патрона. Но однозначно об исключении возникновения параметрических колебаний в данной конструкции шпинделя утверждать нельзя, так как не указано что отверстия и шарики одинаковы по форме и размеру, и что нет других отверстий, выступов, пазов.
Наиболее близким по конструкции является шпиндель металлорежущего и деревообрабатывающего станка [Патент №109682, В23В 19/00, 2011], имеющий выступы, отверстия и пазы в количестве не менее трех, расположенных циклически симметрично относительно оси шпинделя, отличающийся тем, что выступы, отверстия и пазы, расположенные в различных поперечных сечениях, одинаковы по форме и размеру.
Ограниченность конструктивного исполнения шпинделей металлорежущих и деревообрабатывающих станков, имеющих не менее трех одинаковых по форме и размеру, расположенных циклически симметрично относительно оси шпинделя в различных поперечных сечениях выступов, отверстий и пазов является недостатком указанной модели.
Технической задачей полезной модели является расширение технологических возможностей конструктивного исполнения шпинделей металлорежущих и деревообрабатывающих станков.
x
y
xy
Указанный результат достигается тем, что при наличии в различных поперечных сечениях выступов, отверстий и пазов их количество должно быть не менее трех, а размеры и расположение упомянутых выступов, отверстий и пазов выбраны из условия обеспечения равенства на различных участках шпинделя осевых моментов инерции (I=I) и равенства нулю центробежных моментов инерции (I=0).
Применение шпинделя металлорежущего и деревообрабатывающего станка позволит расширить технологические возможности конструктивного исполнения шпинделей металлорежущих и деревообрабатывающих станков, в процессе обработки на станках исключить возникновение параметрических колебаний шпинделей и повысить виброустойчивость металлорежущих и деревообрабатывающих станков.
Шпиндель представляет собой вращающийся вал, служащий для закрепления и вращения заготовки или режущего инструмента и обеспечения их заданного положения по отношению к другим узлам станка. В шпинделях выполняются шпоночные пазы, отверстия, каналы, проточки.
1
2
3
x
y
xy
На фиг.1 представлен вариант расположения отверстий, которые по форме не являются одинаковыми {d≠d≠d.) и нерасположены циклически симметрично, т.е. угол между отверстиями не равен 120°, а расстояния от центов отверстий до начала координат и осей различны, что расширяет технологические возможности конструктивного исполнения шпинделей. Значения диаметров отверстий и их расположение можно изменять в зависимости от требований к конструктивному исполнению, при выполнении условий I=I и I=0.
x
y
xy
На фиг.2 представлен вариант расположения отверстий с теми же значениями диаметров, для которых расстояния от центов отверстий до начала координат и осей отличны от варианта 1, но также выполняются условия I=I и I=0.
Применение шпинделя металлорежущего и деревообрабатывающего станка позволит расширить технологические возможности конструктивного исполнения шпинделей металлорежущих и деревообрабатывающих станков, исключить в процессе обработки на станках возникновение параметрических колебаний шпинделя и тем самым улучшить качество обрабатываемой поверхности, повысить долговечность оборудования, расширить его технологические возможности.