ШПИНДЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ

Полезная модель относится к металлообрабатывающей промышленности, в частности к токарным станкам, и может быть использована для автоматического регулирования натяга в опорах шпинделя.
Из уровня техники известен шпиндельный узел, содержащий корпус и шпиндель, установленный в корпусе на переднем и заднем опорных блоках с предварительным натягом, каждый из которых выполнен в виде двух радиально-упорных подшипников, между которыми установлены концентрично расположенные межу собой внешние и внутренние проставочные кольца, а также средство контроля натяга подшипников и средство обработки и передачи электрических сигналов. При этом средство контроля натяга подшипников выполнено в виде комплекта равномерно расположенных относительно друг друга тензометрических датчиков, установленных на внутренней поверхности внешнего проставочного кольца, таким образом, чтобы их измерительная ось совпадала с осью вращения шпинделя, коммутационно соединенных со средством обработки и передачи электрических сигналов (Заявка на полезную модель №2012113093 от 04.04.2012 г., В23В 19/02, решение о выдаче от 23.05.2012 г.).
Недостатком данного технического решения является тот факт, что осуществление контроля и регулирования величины натяга в опоре шпинделя осуществляется только при смене инструмента и отсутствует возможность осуществлять регулировку величины натяга в процессе работы, что приводит к снижению точности обработки деталей.
Наиболее близким решением из уровня техники по технической сути и достигаемому результату является шпиндельный узел, содержащий корпус, несущий инструментальную оправку и установленный в корпусе на опорах качения шпиндель и взаимодействующий с одной из опор элемент регулирования ее натяга (Авторское свидетельство СССР №1357143, В23В 19/02, 1986 г.).
Недостатком известного технического решения является то, что натяг регулируется периодически только после смены инструментальной оправки, что может происходить после продолжительного времени работы станка.
Технический результат заявленного технического решения заключается в обеспечении управляемого силового воздействия на внешнюю обойму подшипника передней опоры шпинделя.
Технической задачей заявленного технического решения является создание конструкции, обеспечивающей организацию автоматического контроля и регулирования натяга в передней опоре шпинделя в процессе работы.
Поставленная техническая задача решается посредством того, что шпиндельный узел с автоматическим регулированием натяга в передней опоре шпинделя, содержащий: корпус; шпиндель, установленный внутри корпуса на передней и задней опорах с предварительным натягом, каждая из которых выполнена в виде двух радиально-упорных подшипников с проставочными внешним и внутренним кольцами, при этом передняя опора зафиксирована от осевого смещения посредством упора и торцевой крышки, установленных на шпинделе с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения и фиксации; средство контроля натяга, выполненное в виде комплекта равномерно расположенных относительно друг друга тензометрических датчиков, зафиксированных на внутренней поверхности внешнего проставочного кольца, согласно полезной модели, снабжен установленным в передней опоре средством контроля натяга, выполненным в виде комплекта равномерно расположенных относительно друг друга тензометрических датчиков, зафиксированных на внутренней поверхности внешнего проставочного кольца, и системой регулирования натяга в виде взаимосвязанных между собой гидростанции с трубопроводами и каналов с кольцевой проточкой в торцевой крышке, при этом кольцевая проточка выполнена таким образом, что жидкофазная среда, подаваемая под давлением от гидронасоса осуществляет осевое воздействие на внешнюю боковую поверхность опоры.
Заявленное техническое решение поясняется графическими материалами, где на фиг.1 схематично изображен продольный разрез передней опоры шпинделя.
Заявленный шпиндельный узел (фиг.1) содержит корпус 1 с установленным внутри него на передней и задней опорах шпинделем 2. Каждая из опор шпинделя 2 выполнена в виде двух радиально-упорных подшипников 3. Для обеспечения равномерного предварительного натяга в передней опоре шпинделя между подшипниками 3 установлены концентрично расположенные межу собой проставочные кольца:
внутреннее кольцо 4 и внешнее кольцо 5. На внутренней поверхности внешнего проставочного кольца 5 установлен комплект равномерно расположенных относительно друг друга тензометрических датчиков 6 так, чтобы их измерительная ось совпадала с продольной осью шпинделя 2. При этом датчики 6 посредством отверстия 7, выполненном в корпусе 1, коммутационно соединены со средством 8 обработки и передачи электрических сигналов. Для автоматического регулирования натягом в процессе работы обработанный сигнал подается на исполнительный механизм 9, который управляет давлением масла на гидростанции 10. При этом гидростанция 10 соединена посредством трубопровода (на чертеже не показан) с торцевой крышкой 11, с выполненными внутри нее радиальным каналом 12 и кольцевой проточкой 13. Причем предварительный натяг в опоре шпинделя регулируется посредством упора в виде гайки 14, установленной на шпинделе 2 в зоне его передней опоры.
Шпиндельный узел работает следующим образом.
При сборке шпиндельного узла производится регулирование предварительного расчетного натяга передней опоры шпинделя 2 гайкой 14 при закрепленной торцевой крышке 11, ограничивающей осевое перемещение подшипников 3 передней опоры шпинделя. В процессе работы узла и его износе предварительно установленный натяг в передней опоре шпинделя ослабевает.При этом тензометрические датчики 6, установленные на внутренней поверхности внешнего проставочного кольца 5, изменяют свое сопротивление вследствие чего, изменяется и величина электрического сигнала, подаваемого на средство 8 обработки и передачи электрических сигналов, которое обрабатывает измененный сигнал и передает его на исполнительный механизм 9. Исполнительный механизм 9 подает управляющий сигнал на гидростанцию 10 для повышения давления масла в гидравлической системе, в результате чего посредством радиального канала 12 и кольцевой канавки 13, выполненных в крышке 11, масло под управляющим давлением подводится к внешней боковой поверхности передней опоры и оказывает на нее силовое воздействие в осевом направлении. В результате этого натяг в передней опоре восстанавливается до исходной расчетной величины. Сопротивление датчиков 6 также восстанавливается до расчетных значений и поддерживается изменением давления масла в гидравлической системе в автоматизированном режиме постоянно. Точность обработки деталей в результате автоматического регулирования натяга в передней опоре шпинделя возрастает и сохраняется на исходном настроечном уровне шпиндельного узла.
Таким образом, заявленная полезная модель позволяет повысить точность обработки деталей за счет организации автоматического контроля и регулирования натяга в передней опоре шпинделя в процессе его работы посредством управляемого силового воздействия на внешнюю обойму подшипника передней опоры шпинделя.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.
Свойства, регламентированные в заявленном соединении 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 может найти применение для автоматического регулирования натяга в опорах шпинделя;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы 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 условию патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.