RU171380U1 - Шпиндельная головка - Google Patents
Шпиндельная головка Download PDFInfo
- Publication number
- RU171380U1 RU171380U1 RU2016127858U RU2016127858U RU171380U1 RU 171380 U1 RU171380 U1 RU 171380U1 RU 2016127858 U RU2016127858 U RU 2016127858U RU 2016127858 U RU2016127858 U RU 2016127858U RU 171380 U1 RU171380 U1 RU 171380U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- central tubular
- tubular element
- spindle head
- spindle
- channels
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
- B23Q5/02—Driving main working members
- B23Q5/04—Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles
- B23Q5/06—Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles driven essentially by fluid pressure or pneumatic power
- B23Q5/08—Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles driven essentially by fluid pressure or pneumatic power electrically controlled
Landscapes
- Turning (AREA)
- Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области станкостроения и может быть использована в металлорежущих станках различного назначения, преимущественно оснащенных системой ЧПУ, в качестве многоцелевой шпиндельной головки для осуществления сверлильных и/или фрезерных и/или расточных операций. В шпиндельной головке, включающей корпус, выполненный в виде переднего и заднего торцевых элементов с размещенными в них соответственно передней и задней подшипниковыми опорами и герметично соединенный с ними центральный трубчатый элемент с выполненной в его стенке полостью охлаждения, причем в заднем торцевом элементе выполнены каналы подвода и отвода охлаждающей жидкости, герметично состыкованные с входом и выходом упомянутой полости охлаждения, шпиндель, приводной вал которого установлен с возможностью вращения в упомянутых подшипниковых опорах, и интегрированный в шпиндельную головку электромотор, статор которого неподвижно установлен в центральном трубчатом элементе, а ротор установлен на приводном валу шпинделя с возможностью совместного с ним вращения, торцевые элементы со стороны центрального трубчатого элемента выполнены с окончаниями в виде сопряженных по внешней поверхности с внутренней поверхностью центрального трубчатого элемента цилиндрических втулок так, что центральный трубчатый элемент перекрывает в осевом направлении подшипниковые опоры в пределах их ширины так, что Τ<L≤Τ+S+S, где L - длина центрального трубчатого элемента; Τ - расстояние между подшипниковыми опорами; S- ширина передней подшипниковой опоры; S- ширина задней подшипниковой опоры, а полость охлаждения выполнена в виде четного количества осевых каналов, выполненных в стенке центрального трубчатого элемента так, что два смежных из них образуют вход и выход и герметично состыкованы соответственно с каналами подвода и отвода охлаждающей жидкости заднего торцевого элемента, а остальные смежные каналы герметично попарно состыкованы с выполненными в торцевых элементах глухими пазами с образованием единого змеевидного в развертке центрального трубчатого элемента канала. Технический результат - снижение массогабаритных характеристик шпиндельной головки. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Полезная модель относится к области станкостроения и может быть использована в металлорежущих станках различного назначения, преимущественно оснащенных системой ЧПУ, в качестве многоцелевой шпиндельной головки для осуществления сверлильных и/или фрезерных и/или расточных операций.
Из уровня техники известна шпиндельная головка, предназначенная для использования в составе металлообрабатывающего станка, содержащая корпус с установленными внутри него шпинделем, закрепленным в корпусе посредством фланца с возможностью вращения в передних и задних подшипниковых опорах, и электродвигателем, ротор которого расположен на валу шпинделя, при этом в корпусе и во фланце выполнены каналы для охлаждения элементов шпиндельного узла, кроме того шпиндельная головка дополнительно снабжена втулкой с кольцевой проточкой, выполненной по ее наружной поверхности, установленной по скользящей посадке между корпусом и фланцем в зоне расположения передних подшипниковых опор и образующей полость для смазочно-охлаждающей жидкости (Патент РФ №112656 U1, опубл. 20.01.2012).
К недостаткам известного технического решения следует отнести его повышенные массогабаритные параметры, обусловленные составным исполнением центральной части корпуса при формировании охлаждающей полости и наличием дополнительной охлаждающей полости в зоне расположения передних подшипниковых опор.
Наиболее близкой к заявленной как по совокупности существенных признаков, так и по достигаемому результату - прототипом - является шпиндельная головка, включающая корпус, выполненный в виде переднего и заднего торцевых элементов с размещенными в них соответственно передней и задней подшипниковыми опорами и герметично соединенный с ними центральный трубчатый элемент с выполненной в его стенке полостью охлаждения, причем в заднем торцевом элементе выполнены каналы подвода и отвода охлаждающей жидкости, герметично состыкованные с входом и выходом упомянутой полости охлаждения, шпиндель, приводной вал которого установлен с возможностью вращения в упомянутых подшипниковых опорах, и интегрированный в шпиндельную головку электрический двигатель, статор которого неподвижно установлен в центральном трубчатом элементе, а ротор установлен на приводном валу шпинделя с возможностью совместного с ним вращения (“High-speed Integrated Motor Spindle” CAT. No. Е2204 2005 В-10, Printed in Japan, NSK Ltd, 2005, c. 3-5).
К недостаткам прототипа следует отнести его повышенные массогабаритные характеристики, обусловленные составным исполнением центральной части корпуса при формировании охлаждающей полости и наличием дополнительной охлаждающей полости в зоне расположения передних подшипниковых опор. Эти же обстоятельства свидетельствуют о недостаточной технологичности конструкции.
Задача полезной модели - исключение из конструкции дополнительных элементов в центральной части корпуса при формировании охлаждающей полости и дополнительной охлаждающей полости в зоне расположения передних подшипниковых опор.
Технический результат - снижение массогабаритных характеристик шпиндельной головки.
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в шпиндельной головке, включающей корпус, выполненный в виде переднего и заднего торцевых элементов с размещенными в них соответственно передней и задней подшипниковыми опорами и герметично соединенный с ними центральный трубчатый элемент с выполненной в его стенке полостью охлаждения, причем в заднем торцевом элементе выполнены каналы подвода и отвода охлаждающей жидкости, герметично состыкованные с входом и выходом упомянутой полости охлаждения, шпиндель, приводной вал которого установлен с возможностью вращения в упомянутых подшипниковых опорах, и интегрированный в шпиндельную головку электромотор, статор которого неподвижно установлен в центральном трубчатом элементе, а ротор установлен на приводном валу шпинделя с возможностью совместного с ним вращения, торцевые элементы со стороны центрального трубчатого элемента выполнены с окончаниями в виде сопряженных по внешней поверхности с внутренней поверхностью центрального трубчатого элемента цилиндрических втулок так, что центральный трубчатый элемент перекрывает в осевом направлении подшипниковые опоры, а полость охлаждения выполнена в виде четного количества осевых каналов, выполненных в стенке центрального трубчатого элемента так, что два смежных из них образуют вход и выход и герметично состыкованы соответственно с каналами подвода и отвода охлаждающей жидкости заднего торцевого элемента, а остальные смежные каналы герметично попарно состыкованы с выполненными в торцевых элементах глухими пазами с образованием единого змеевидного в развертке центрального трубчатого элемента канала, при этом оптимально, когда центральный трубчатый элемент перекрывает в осевом направлении подшипниковые опоры в пределах их ширины так, что Τ<L≤Τ+Sп+Sз, где L - длина центрального трубчатого элемента; Τ - расстояние между подшипниковыми опорами; Sп - ширина передней подшипниковой опоры; Sз -ширина задней подшипниковой опоры.
Полезная модель поясняется изображениями, где:
- на Фиг. 1 представлен вид со стороны заднего торца заявленной шпиндельной головки;
- на Фиг. 2 представлен разрез А-А на Фиг. 1;
- на Фиг. 3 представлен разрез Б-Б на Фиг. 2;
- на Фиг. 4 представлен разрез В-В на Фиг. 2;
- на Фиг. 5 представлена компьютерная модель распределения температурных полей в установившемся режиме прототипа шпиндельной головки;
- на Фиг. 6 представлена компьютерная модель распределения температурных полей в установившемся режиме заявленной шпиндельной головки.
Представленные на изображениях позиции имеют следующие значения:
1 - центральный трубчатый элемент корпуса;
2 - передний торцевой элемент корпуса;
3 - задний торцевой элемент корпуса;
4 - передняя подшипниковая опора;
5 - задняя подшипниковая опора;
6 - шпиндель;
7 - приводной вал шпинделя;
8 - статор электромотора;
9 - ротор электромотора;
10 - окончание переднего торцевого элемента;
11 - окончание заднего торцевого элемента;
12 - осевой канал;
13 - канал подвода охлаждающей жидкости;
14 - канал отвода охлаждающей жидкости;
15 - глухой паз;
16 - герметизирующая прокладка.
Как следует из представленных изображений (Фиг. 1, 2, 3, 4), шпиндельная головка включает корпус, выполненный в виде переднего 2 и заднего 3 торцевых элементов с размещенными в них соответственно передней 4 и задней 5 подшипниковыми опорами и монолитно соединенный с ними центральный трубчатый элемент 1 с выполненной в его стенке полостью охлаждения, причем в заднем торцевом элементе 3 выполнены каналы подвода 13 и отвода 14 охлаждающей жидкости, герметично состыкованные с входом 17 и выходом 18 упомянутой полости охлаждения. Приводной вал 7 шпинделя 6 установлен с возможностью вращения в упомянутых подшипниковых опорах 4 и 5 и несет ротор 9 интегрированного в шпиндельную головку электромотора, который установлен на валу 7 с возможностью совместного с ним вращения. Статор 8 электромотора неподвижно установлен в центральном трубчатом элементе 1. Торцевые элементы 2 и 3 со стороны центрального трубчатого элемента 1 выполнены с окончаниями соответственно 10 и 11 в виде сопряженных по внешней поверхности с внутренней поверхностью центрального трубчатого элемента 1 цилиндрических втулок так, что центральный трубчатый элемент 1 перекрывает в осевом направлении подшипниковые опоры 4 и 5, а полость охлаждения выполнена в виде четного количества осевых каналов 12, два смежных из которых образуют вход 17 и выход 18 и герметично состыкованы соответственно с каналом подвода 13 и каналом отвода 14 охлаждающей жидкости заднего торцевого элемента 3, а остальные смежные каналы герметично попарно состыкованы с выполненными в торцевых элементах 2 и 3 глухими пазами 15 с образованием единого змеевидного в развертке центрального трубчатого элемента 1 канала. Герметизация соответствующих стыков осуществляется, например, применением герметизирующих прокладок 16.
В результате компьютерного моделирования установлено, что оптимально, когда центральный трубчатый элемент 1 перекрывает в осевом направлении подшипниковые опоры 4 и 5 в пределах их ширины так, что Τ<L≤Τ+Sп+Sз, где L - длина центрального трубчатого элемента 1; Τ - расстояние между подшипниковыми опорами 4 и 5; Sп - ширина передней подшипниковой опоры 4; Sз - ширина задней подшипниковой опоры 5. Продление в осевом направлении за указанный диапазон центрального трубчатого элемента 1 не сопровождается существенным улучшением распределения тепловых полей в шпиндельной головке, но начинает влиять и, в конечном итоге, ухудшает ее массогабаритные характеристики.
Работа шпиндельной головки в целом не отличается от работы прототипа. Как следует из представленных изображений (Фиг. 1, 2, 3, 4), в процессе работы шпиндельной головки охлаждающая жидкость от станции охлаждения (аналогично прототипу, не показано) по каналу подвода 13 поступает на вход 17 «змеевидной» системы, состоящей из осевых каналов 12 и глухих пазов 15, и, забрав тепло от электромотора и подшипниковых опор выходит через выход 18 и канал отвода 14 к станции охлаждения. Поскольку осевые каналы 12 выполнены непосредственно в стенке центрального трубчатого элемента 1 без использования дополнительной втулки (как это имеет место в известных решениях, включая прототип), массогабаритные характеристики шпиндельной головки снижаются практически без снижения прочностных характеристик корпуса шпиндельной головки. При этом, реализуется возможность распространения зоны охлаждения как на всю длину электромотора, так и на подшипниковые узлы, как основные источники нагрева и сопутствующей ему тепловой деформации шпиндельной головки, без увеличения осевого размера корпуса, что в свою очередь также способствует снижению массогабаритных характеристик шпиндельной головки.
Результаты компьютерного моделирования распределения температурных полей в установившемся режиме прототипа шпиндельной головки и заявленной шпиндельной головки (Фиг. 5 и Фиг. 6 соответственно) показывают, что достижение сопоставимого (практически идентичного) распределения тепла достигается при значительно меньших (порядка 10-15%) массогабаритных показателях заявленной шпиндельной головки по сравнению с прототипом.
Изложенное позволяет сделать вывод о том, что задача полезной модели - исключение из конструкции дополнительных элементов в центральной части корпуса при формировании охлаждающей полости и дополнительной охлаждающей полости в зоне расположения передних подшипниковых опор - решена, а заявленный технический результат - снижение массогабаритных характеристик шпиндельной головки - 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 использована в металлорежущих станках различного назначения, преимущественно оснащенных системой ЧПУ, в качестве 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.
Claims (7)
1. Шпиндельная головка, содержащая корпус, выполненный в виде переднего и заднего торцевых элементов с размещенными в них соответственно передней и задней подшипниковыми опорами, и герметично соединенный с ними охлаждаемый центральный трубчатый элемент, с входом и выходом которого герметично состыкованы выполненные в заднем торцевом элементе каналы подвода и отвода охлаждающей жидкости, шпиндель, приводной вал которого установлен с возможностью вращения в упомянутых подшипниковых опорах, и интегрированный в шпиндельную головку электромотор, статор которого неподвижно установлен в упомянутом центральном трубчатом элементе, а ротор установлен на приводном валу шпинделя с возможностью совместного с ним вращения, отличающаяся тем, что торцевые элементы со стороны охлаждаемого центрального трубчатого элемента выполнены с окончаниями в виде сопряженных по внешней поверхности с его внутренней поверхностью цилиндрических втулок так, что охлаждаемый центральный трубчатый элемент перекрывает в осевом направлении подшипниковые опоры, а в его стенке выполнены осевые каналы, количество которых выбрано четным, и которые расположены так, что два смежных из них образуют вход и выход и герметично состыкованы соответственно с каналами подвода и отвода охлаждающей жидкости заднего торцевого элемента, а остальные смежные каналы герметично попарно состыкованы с выполненными в торцевых элементах глухими пазами с образованием единого змеевидного канала в развертке охлаждаемого центрального трубчатого элемента.
2. Шпиндельная головка по п. 1, отличающаяся тем, что центральный трубчатый элемент перекрывает в осевом направлении подшипниковые опоры в пределах их ширины так, что
Т<L≤T+Sп+Sз, где
L - длина охлаждаемого центрального трубчатого элемента;
Т - расстояние между подшипниковыми опорами;
Sп - ширина передней подшипниковой опоры;
Sз - ширина задней подшипниковой опоры.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016127858U RU171380U1 (ru) | 2016-07-11 | 2016-07-11 | Шпиндельная головка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016127858U RU171380U1 (ru) | 2016-07-11 | 2016-07-11 | Шпиндельная головка |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU171380U1 true RU171380U1 (ru) | 2017-05-30 |
Family
ID=59032596
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016127858U RU171380U1 (ru) | 2016-07-11 | 2016-07-11 | Шпиндельная головка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU171380U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7326010B2 (en) * | 2005-11-17 | 2008-02-05 | Deckel Maho Pfronten Gmbh | Motor spindle |
RU102553U1 (ru) * | 2010-03-04 | 2011-03-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина" | Высокоскоростной шпиндельный узел металлорежущего станка |
RU112656U1 (ru) * | 2011-06-15 | 2012-01-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Шпиндельный узел металлообрабатывающего станка |
RU2587371C1 (ru) * | 2015-01-26 | 2016-06-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Высокоскоростной мотор-шпиндель для металлорежущих станков |
-
2016
- 2016-07-11 RU RU2016127858U patent/RU171380U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7326010B2 (en) * | 2005-11-17 | 2008-02-05 | Deckel Maho Pfronten Gmbh | Motor spindle |
RU102553U1 (ru) * | 2010-03-04 | 2011-03-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина" | Высокоскоростной шпиндельный узел металлорежущего станка |
RU112656U1 (ru) * | 2011-06-15 | 2012-01-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Шпиндельный узел металлообрабатывающего станка |
RU2587371C1 (ru) * | 2015-01-26 | 2016-06-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Высокоскоростной мотор-шпиндель для металлорежущих станков |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
"High-speed Integrated Motor Spindle", СAT. No. E2204 2005 B-10, Printed in Japan, NSK Ltd, 2005, c.3-5. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105189002B (zh) | 电解加工工具及电解加工*** | |
CN103161830B (zh) | 一种耐高温轴承座 | |
JP2009017777A (ja) | 電気モータ/発電機の鋳造溝冷却機構 | |
WO2012047478A2 (en) | Coolant channels for electric machine stator | |
WO2019032686A1 (en) | ELECTRIC DRIVE MODULE EQUIPPED WITH A THERMAL DISSIPATOR INSERT ENGINE IN A ROTOR SHAFT | |
US10060446B2 (en) | Cooling or heating fluid circulation system of a double-supported centrifugal pump | |
BRPI0506435A (pt) | máquina de ferramenta elétrica manual | |
US20120163931A1 (en) | Tool | |
RU171380U1 (ru) | Шпиндельная головка | |
CN102865251A (zh) | 一种内壁面带有沟槽结构的热水循环泵悬架体 | |
WO2017082023A1 (ja) | 回転電機 | |
DE102019205762A1 (de) | Elektrische Maschine mit Drehmomentabstützung im Gehäuse | |
JP4906862B2 (ja) | 位置調整原動機を備えた工具ヘッド | |
KR20130117455A (ko) | 냉각 구조를 갖는 스핀들 조립체 | |
CN211889864U (zh) | 数控转台及其冷却*** | |
RU112656U1 (ru) | Шпиндельный узел металлообрабатывающего станка | |
CN204397461U (zh) | 直传式多轴钻铣动力头 | |
CN203621510U (zh) | 一种电主轴 | |
CN210452045U (zh) | 防止轴芯热伸长的机械主轴冷却机构 | |
CN205165911U (zh) | 一种便于排屑的刀具 | |
CN210919995U (zh) | 油冷式丝杆传动装置 | |
CN104416357A (zh) | 一种多轴小孔钻孔攻丝装置 | |
Koch et al. | COMPARATIVE ANALYSIS OF FLUID COOLING SYSTEMS IN MOTORIZED SPINDLES. | |
WO2016124901A1 (en) | Liquid cooled motor | |
DE1170199B (de) | Einrichtung zur Waermeableitung an Spindellagerungen, insbesondere an Bohr- und Fraeswerken |