Корпус шпиндельной головки металлорежущего станка

Полезная модель относится к области станкостроения и может быть использована в прецизионных высокоскоростных металлорежущих станках различного назначения, преимущественно оснащенных системой ЧПУ, в качестве корпуса шпинделя многоцелевой шпиндельной головки для осуществления сверлильных и/или фрезерных, и/или расточных операций.
Из уровня техники известен маслозаполненный корпус шпиндельной головки металлорежущего станка, смазка поверхностей трения, включая подшипники, в котором осуществляется погружением, разбрызгиванием и т.п. (Патент РФ №67003 U1, опубл. 10.10.2007). Преимуществом такой конструкции является простота и надежность.
К недостаткам аналога следует отнести узость его технологических и эксплуатационных возможностей, обусловленную:
- чрезмерными массогабаритными параметрами, делающими нецелесообразным использование такой шпиндельной головки в качестве сменной;
- наличием масла во внутренней полости, ограничивающим подвижность головки и делающим невозможным использование прогрессивного высокоскоростного мотор-шпинделя.
Наиболее близким к заявленному как по совокупности существенных признаков, так и по достигаемому результату - прототипом - является корпус прецизионной высокоскоростной шпиндельной головки металлорежущего станка, включающий торцевые элементы с каналами равного диаметра, предназначенными для подвода смазки от источника и ее разводки к подшипниковым узлам, и центральный трубчатый элемент с выполненным в его стенке каналом, герметично стыкуемым с вышеуказанными каналами торцевых элементов с образованием единой системы смазки подшипниковых узлов (CAT. No. Е1254е 2009 C8, Printed in Japan, NSK Ltd, 2003, c. 38).
К недостаткам прототипа следует отнести невысокую технологичность конструкции, обусловленную необходимостью формирования в стенке центрального трубчатого элемента длинного канала (200-300 мм и более) весьма малого диаметра (0,5-1.5 мм). Такой диаметр подводящих каналов диктуется режимом смазки подшипников, а равенство диаметров каналов в системе смазки обусловлено преимущественным применением воздушно-масляной смеси. Формирование коротких (не более 50 мм - обусловлено габаритами и конфигурацией торцевых элементов) подводящих и разводящих каналов в торцевых элементах не вызывает технологических сложностей - их формируют преимущественно сверлением. Однако при сверлении каналов требуемого диаметра на глубину свыше 50 мм сверло соответствующей длины, уже не обладая достаточной жесткостью, начинает «гулять», его уводит в сторону и говорить о точности исполнения таких отверстий не приходится.
Задача полезной модели - изменение конструкции корпуса шпиндельной головки металлорежущего станка, исключающее технологическую операцию сверления в его стенке длинного канала малого диаметра.
Технический результат - повышение технологичности конструкции.
BK
BK
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в корпусе шпиндельной головки металлорежущего станка, включающим торцевые элементы с каналами равного диаметра, предназначенными для подвода смазки от источника и ее разводки к подшипниковым узлам, и центральный трубчатый элемент с выполненным в его стенке каналом, герметично стыкуемым с вышеуказанными каналами торцевых элементов с образованием единой системы смазки подшипниковых узлов, канал в центральном трубчатом элементе выполнен так, что D>d, где D - диаметр канала в центральном трубчатом элементе; d - диаметр каналов в торцевых элементах, а в торцах центрального канала герметично установлены полые втулки, гидравлически соединенные между собой патрубком с образованием внутреннего канала так, что d=d, где d - диаметр внутреннего канала.
Полезная модель поясняется изображениями, где:
- на Фиг. 1 представлен осевой разрез заявленного корпуса шпиндельной головки металлорежущего станка;
- на Фиг. 2 в увеличенном формате представлено исполнение канала в центральном трубчатом элементе корпуса.
Представленные на изображениях позиции имеют следующие значения:
1 - передний торцевой элемент;
2 - задний торцевой элемент;
3 - центральный трубчатый элемент;
4 - передний подшипниковый узел;
5 - задний подшипниковый узел;
6 - штуцер;
7 - канал подвода смазки от источника;
8 - каналы разводки смазки к подшипниковым узлам;
9 - канал в центральном трубчатом элементе;
10 - втулка;
11 - патрубок;
12 - герметизирующие кольцевые прокладки;
13 - съемные заглушки;
14 - крышка заднего торцевого элемента 2.
Корпус шпиндельной головки металлорежущего станка (Фиг. 1) выполнен составным и включает соединенные воедино передний торцевой элемент 1, задний торцевой элемент 2 и центральный трубчатый элемент 3. Элементы шпиндельной головки металлорежущего станка, связанные и/или размещенные в корпусе, в полной мере аналогичны техническому решению по прототипу, в связи с чем в рамках настоящей заявки не описываются. Передний 1 и задний 2 торцевые элементы выполнены с посадочными местами для установки в них соответственно переднего 4 и заднего 5 подшипниковых узлов, в которых размещается мотор-шпиндель. Через все три вышеперечисленные элементы (1, 2 и 3) корпуса проходит выполненный в них канал 7 подвода смазки от автономного источника (не показан), для соединения с источником канал 7 со стороны заднего торцевого элемента 2 (в представленном варианте - крышки 14 заднего торцевого элемента 2) оснащен штуцером 6.
BK
В центральном трубчатом элементе 3 канал 7 выполнен следующим образом. В стенке центрального трубчатого элемента 3 выполнен (просверлен) канал диаметром D>d, где d - диаметр каналов в торцевых элементах. Величина D подбирается в каждом конкретном случае в пределах толщины стенки центрального трубчатого элемента из условия сохранения инструментом (сверлом) жесткости, достаточной, чтобы его не «вело» с учетом факта, что, при прочих равных условиях, чем толще сверло, тем выше его жесткость. Таким образом обеспечивается технологичность конструкции - возможность получения канала простым сверлением. Однако, применение в системе смазки воздушно-масляной смеси не допускает больших перепадов сечения в каналах подвода смазки. Поэтому, в полученном канале 9 (Фиг. 2) диаметром D формируется канал 7 путем герметичной установки в торцах канала 9 полых втулок 10, гидравлически соединяемых между собой в процессе установки (например, клеевым составом, резьбовым соединением, пайкой и т.п.) патрубком 11 с внутренним диаметром d=d в торцах центрального канала. Таким образом формируется протяженный канал 7 единого на всем протяжении диаметра. Каналы 8 разводки смазки к подшипниковым узлам 4 и 5, имея малую протяженность, обусловленную габаритами и конфигурацией торцевых элементов 1 и 2, просверливаются в обычном режиме на диаметр d. Исходя из технологических соображений, на отдельных участках (Фиг. 2) каналы 8 могут сверлиться с выходом наружу; такие «лишние» выходы заделываются съемными (в процессе эксплуатации для прочистки засоренных каналов) заглушками 13. В местах соединения каналов (их частей) на стыке элементов корпуса устанавливают герметизирующие кольцевые прокладки 12 во избежание протечек в сформированной единой системе смазки подшипниковых узлов.
Работа корпуса шпиндельной головки металлорежущего станка в целом не отличается от работы прототипа. Как следует из представленных изображений (Фиг. 1, Фиг. 2), смазка (воздушно-масляная смесь) поступает к подшипниковым узлам 4 и 5 по каналам 8 из канала 7, соединенного с источником (не показан) через штуцер 6.
Изложенное позволяет сделать вывод о том, что задача полезной модели - изменение конструкции корпуса шпиндельной головки металлорежущего станка, исключающее технологическую операцию сверления в его стенке длинного канала малого диаметра - решена, а заявленный технический результат - повышение технологичности конструкции - достигнут.
Анализ на соответствие условиям патентоспособности заявленного технического решения показал, что указанные в независимом пункте формулы полезной модели признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения заявленного технического результата.
Свойства, регламентированные в заявленной конструкции отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.
Таким образом:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к области станкостроения и может быть использован в металлорежущих станках различного назначения, преимущественно оснащенных системой ЧПУ, в качестве шпинделя многоцелевой шпиндельной головки для осуществления сверлильных и/или фрезерных и/или расточных операций;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке и 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 соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.