Шпиндельное устройство для металлорежущих станков
SPINDLE DEVICE FOR METAL CUTTING MACHINES

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано для растачивания в деталях отверстий различных конфигураций в продольном сечении, в частности в горизонтально-расточных станках при расточке отверстий ступиц железнодорожных колес.
Известны шпиндельные устройства горизонтально-расточных станков, например, по а.с. SU №386721 от 07.06.71, МПК В23В 39/00, содержащий выдвижной шпиндель, размещенный в полом шпинделе, и планшайбу, со о сную шпинделю, при этом полый шпиндель размещен на опорах качения, расположенных в корпусе шпиндельной бабки. Планшайба имеет независимый от полого шпинделя привод вращения и установлена на двух радиально -упорных подшипниках.
Известно устройство по а.с. SU №452438, от 12.04.73 г., В23В 39/00, в котором планшайба установлена на собственном шпинделе соосно расточному шпинделю и снабжена радиальным суппортом. Шпиндель планшайбы снабжен осевой опорой, размещенной в передней стенке корпуса шпиндельной бабки.
В качестве наиболее близкого аналога выбрано шпиндельное устройство по патенту РФ №2264890, от 08.07.2004 г., В23В 39/02, которое содержит полый шпиндель, установленный на подшипниках, смонтированных в корпусе ползуна горизонтально-расточного станка. Шпиндель выполнен в виде двуплечего рычага, одно плечо которого несет режущий инструмент, а на конце второго установлена ось, взаимодействующая с наклонным по отношению к оси полого шпинделя пазом, причем наклонный паз выполнен на тяге, кинематически связанной с приводом ее осевого перемещения, а ось качания инструментального шпинделя установлена вблизи торца полого шпинделя.
Недостатком конструкции является невысокая торсионная жесткость, вследствие чего высока вероятность возникновения вибраций при обработке и увеличения шероховатости обработанной поверхности. При радиальной подаче инструмента значительно изменяется его главный угол в плане, что ограничивает выбор геометрии режущих пластин, конфигурации и конструктивных элементов обрабатываемых поверхностей.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей шпиндельного устройства за счет повышения жесткости, нагрузочной способности и уменьшения диапазона изменения главного угла режущего инструмента в плане, в котором механизм радиальной подачи встроен внутри полого шпинделя.
Поставленная задача достигается тем, что инструментальный шпиндель выполнен в виде одноплечего рычага, один конец которого несет режущий инструмент и опирается на тело полого шпинделя через линейные направляющие, а второй конец рычага соединен с осью его качания, которая закреплена в теле полого шпинделя. На инструментальном шпинделе вблизи торца полого шпинделя установлена ось, взаимодействующая с наклонными по отношению к оси полого шпинделя пазами, которые соединены с тягой, кинематически связанной с приводом ее осевого перемещения, содержащей полость, внутри которой частично размещены инструментальный шпиндель и его ось качания.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 дан общий вид устройства в разрезе.
На фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.
На фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.
На фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1.
На фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 2.
Шпиндельное устройство содержит полый шпиндель 1 (см. фиг. 1-5), установленный на подшипниках 2 и 3, смонтированных в корпусе ползуна 4 горизонтально-расточного станка. Полый шпиндель 1 кинематически связан с приводом его вращения через шестерню 5.
Внутри полого шпинделя 1 через подшипники 6 (см. фиг. 4) установлена ось 7, на которой задней стороной установлен консольно инструментальный шпиндель 8. На передней части инструментального шпинделя 8 закреплен расточной блок 9, несущий режущие пластины.
Боковые части инструментального шпинделя 8, через проставки 10 (см. фиг. 2), линейные опоры качения 11, регулировочные планки 12 и вставку 13 опираются на боковые поверхности прямоугольного отверстия в торце полого шпинделя 1. На вставке 13 и инструментальном шпинделе 8, закреплена раздвижная защитная шторка 14, состоящая из двух деталей.
Вблизи к переднему торцу полого шпинделя 1, в отверстии инструментального шпинделя 8 через подшипники 15 (см. фиг. З) установлена ось 16 (см. фиг. 4 и 5), которая взаимодействует клиньями 17 и 18 через линейные опоры качения 19.
Клинья 17 и 18 опираются на внутреннюю поверхность полого шпинделя 1 через линейные опоры качения 20 и опорно-регулировочные проставки 21 и 22. Задние торцы клиньев 17 и 18 соединены с промежуточным блоком 23 и с полой гильзой 24, которая соединена со штоком привода их осевого перемещения 25.
Беззазорное сопряжение линейных опор качения 19 с клиньями 17 и 18, обеспечивается за счет компенсирующей дистанционной вставки 26.
Работает предлагаемое устройство следующим образом:
Вращение инструментальному шпинделю 8 передается от привода через шестерню 5, полый шпиндель 1, подшипники 6, ось 7, проставки 10 и 12, и линейные опоры качения 11. Вращаясь, инструментальный шпиндель через ось 16 с лысками увлекает во вращение линейные опоры качения 19, клинья 17 и 18, гильзу 24 и шток 25.
Включают привод радиальной подачи инструментального шпинделя 8. Тяга 25 и гильза 24 получают осевое перемещение от привода. Клинья 17 и 18, образующие паз, смещаясь вдоль оси полого шпинделя 1, за счет своих наклонных поверхностей перемещают через линейные опоры качения 19 ось 16 в вертикальной плоскости. Соответственно происходит смещение центрального участка инструментального шпинделя 8 вверх или вниз в зависимости от направления перемещения тяги 25.
Инструментальный шпиндель 8, работая как рычаг, при смещении его центрального участка в вертикальной плоскости поворачивается вокруг оси 7, происходит смещение левого конца инструментального шпинделя 8 в вертикальной плоскости, тем самым обеспечивая радиальную подачу расточного блока 9.
Система управления станком обеспечивает пересчет радиальной подачи расточного блока 9 в зависимости от осевого перемещения тяги 25.
Использование предлагаемой конструкции шпиндельного устройства позволяет увеличить жесткость, нагрузочную способность и уменьшить диапазон изменения главного угла режущего инструмента в плане шпиндельного устройства металлорежущего станка.