SU766755A1 - Spindle assembly - Google Patents
Spindle assembly Download PDFInfo
- Publication number
- SU766755A1 SU766755A1 SU782652811A SU2652811A SU766755A1 SU 766755 A1 SU766755 A1 SU 766755A1 SU 782652811 A SU782652811 A SU 782652811A SU 2652811 A SU2652811 A SU 2652811A SU 766755 A1 SU766755 A1 SU 766755A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- spindle
- cavity
- pressure
- hydraulic
- piston
- Prior art date
Links
Landscapes
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
Изобретение относится к области станкостроения и может найти применение для обработки в центрах на станках, например в токарных и шлифовальных.The invention relates to the field of machine tool industry and can find application for processing in centers on machine tools, for example, in turning and grinding.
Известен шпиндельный узел задней бабки, в которой центр вращается в радиально-упорных гидростатических подшипниках и смонтирован в невращающейся пиноли. 'Known spindle node tailstock, in which the center rotates in angular contact hydrostatic bearings and is mounted in non-rotating pins. ''
Пиноль установлена в гидростатических опорах, выполненных в корпусе, и снабжена отдельным приводом ее осевого перемещения [1].The support is installed in hydrostatic supports made in the housing and is equipped with a separate drive for its axial movement [1].
Наличие двух пар радиальных гид- 1 ростатических опор снижает жесткость вращающегося вала, необходимость в отдельном приводе осевого перемещения усложняет конструкцию и увеличивает габарит узла. 2The presence of two pairs of radial hydrostatic bearings reduces the rigidity of the rotating shaft, the need for a separate axial displacement drive complicates the design and increases the overall size of the assembly. 2
Известен также шпиндельный узел с осевым перемещением шпинделя, выполненного в виде одноштокового поршня, расположенного в подшипниках сколь- 2 жения; например гидростатических, наружный торец заднего из которых оснащен полым колпаком, полость которого соединена с источником давления через устройство управления [2]. 31Also known is a spindle unit with axial movement of the spindle made in the form of a single-rod piston located in sliding bearings; for example, hydrostatic, the outer end of the back of which is equipped with a hollow cap, the cavity of which is connected to the pressure source through the control device [2]. 31
Недостатком этого устройства является то, что оно имеет ограниченные конструктивные технологические и эксплуатационные качества, что огра’ ничивает его использование, например, в качестве вращающегося центра универсального высокоточного токарного станка.The disadvantage of this device is that it has limited design technological and operational qualities, which limits its use, for example, as a rotating center of a universal high-precision lathe.
Целью изобретения является повышеθ ние конструктивных, технологических и эксплуатационных качеств шпиндельного узла.The aim of the invention is to increase the structural, technological and operational qualities of the spindle unit.
Цель достигается тем, что шток установлен в подшипниках одинакового 5 диаметра, а полость осевого гидропривода разделена поршнем на две части, сообщенные между собой через гидравлическое сопротивление, образованное зазором между наружной шейкой поршня 3 и внутренней поверхностью колпака, причем величина этого зазора больше зазора в подшипниках. Для упрощения управления гидроприводом целесообразно штоковую полость гидропривода сое> динить с.источником давления через регулятор давления, а поршневую полость гидропривода-через кран со сливом.Кроме того,целесообразно штоковую полость гидропривода подключить через обратный ) клапан с источником низкого давления.The goal is achieved in that the rod is mounted in bearings of the same 5 diameter, and the cavity of the axial hydraulic drive is divided by the piston into two parts communicated with each other through the hydraulic resistance formed by the gap between the outer neck of the piston 3 and the inner surface of the cap, and this gap is larger than the gap in the bearings . To simplify the control of the hydraulic actuator, it is advisable to connect the rod cavity of the hydraulic actuator with the pressure source through the pressure regulator, and the piston cavity of the hydraulic actuator through the valve with the drain. In addition, it is advisable to connect the rod cavity of the hydraulic actuator through a non-return valve with a low pressure source.
Для повышения надежности и упрощения конструкции следует между задним шпин-ι дельным подшипником и полостью гидропривода выполнить дренажную кольцевую полость,соединенную со сливом и отделенную от нее гидравлическим сопротив- j лением в виде кольцевой щели между задней шейкой шпинделя и корпусом ' шпиндельного узла.To increase reliability and simplify the design, a ring annular cavity is connected between the rear spindle ι single bearing and the hydraulic drive cavity, connected to the drain and separated from it by hydraulic resistance in the form of an annular gap between the rear spindle neck and the spindle unit housing.
Целесообразно также регулятор давления в штоковой полости гидроприво-у’ .да выполнить в виде гидравлического потенциометра,образованного двумя последовательно включенными гидравличес? кими сопротивлениями: регулируемым дросселем между источником давления и штоковой полостью гидропривода и 15 кольцевой щелью между штоковой полос· Тью гидропривода и кольцевой дренажной полостью.It is also advisable to regulate the pressure in the rod cavity hydraulically ’. Yes, to perform in the form of a hydraulic potentiometer formed by two hydraulically connected in series? resistance: adjustable throttle between the pressure source and the rod cavity of the hydraulic actuator and the 15 ring gap between the rod strips · Tew of the hydraulic actuator and the annular drainage cavity.
Для предотвращения аварийных ситуаций на штоковом торце поршня и на· 20 сопрягающемся с ним в крайнем переднем положении шпинделя торце корпуса шпиндельного узла могут быть выполнены соосно оси шпинделя коль цевые эквидистантные поверхности, образующие гидравлическое сопротивле .ние в виде кольцевой щели, а кольцевая полость между этой щелью и кольцевой щелью'между задней шейкой шпин деля и корпусом шпиндельного узла соединена с реле давления блокировки вращения шпинделя.In order to prevent accidents on the rod end of the piston and on the end of the spindle assembly mating with the spindle in its extreme front position, ring equidistant surfaces can be made coaxially to the axis of the spindle, forming hydraulic resistance in the form of an annular gap, and an annular cavity between this a slot and an annular gap 'between the rear neck of the spinning spindle and the body of the spindle assembly connected to the pressure switch blocking rotation of the spindle.
На фиг. 1 схематично изображено шпиндельный, узел, выполненный в виде вращающегося заднего центра задней бабки токарного станка в рабочем по- 9 ложении, разрез; на фиг. 2 — то же, в положении, когда центр несколько не дошел до зажимаемой детали.In FIG. 1 schematically shows a spindle assembly made in the form of a rotating rear center of the tailstock of a lathe in working position 9 , a section; in FIG. 2 - the same, in a position where the center has not reached the clamped part.
В шпиндельном узле, выполненном согласно изобретению, шпиндель 1 (в 40 данной конструкции пиноль задней баб ки токарного станка установлена в корпусе 2 с зазор.рм.Ш в соответствующих переднем 3 и заднем 4 подшипниках скольжения одинакового диаметра, в данном случае гидростатических с взаимообратным дросселированием. Шпиндель 1 несет центр 5, поджимающий изделие ‘6, обрабатываемое резцом 7. На заднем конце шпинделя 1 выполнен поршень 8, gg расположенный в колпаке 9, установленном на корпусе 2 со стороны заднего торца заднего шпиндельного подшипника 4, так что'шток шпинделя 1 поршня расположен в переднем 3 и заднем 4 шпиндельных подшипниках. Наружная цилиндрическая поверхность поршня 8 и внутренняя цилиндрическая поверхность колпака 9 сопряжена с зазором Н, превышающим зазор h в шпиндельных подшипниках, например Н = 2h. Зазор Н $0 разделяет полость колпака 9 на две части,образующие полости осевого гидропривода шпинделя 1-штоковую полость 10 и поршневую полость 11.Одновременно кольцевая щель с зазором н .-между порш-$5 нем 8 и колпаком 9 служит гидравлическим сопротивлением между полостями 10 и 11.In the spindle unit made according to the invention, spindle 1 (in 40 of this design, the lathe tailstock of the lathe is installed in the housing 2 with a clearance of м pm in the corresponding front 3 and rear 4 plain bearings of the same diameter, in this case hydrostatic with reciprocal throttling Spindle 1 carries the center 5, the pressing product '6, machined by the cutter 7. At the rear end of the spindle 1 there is a piston 8, gg located in the cap 9 mounted on the housing 2 from the rear end of the rear spindle bearing 4, so that the stem of the piston spindle 1 is located in the front 3 and rear 4 spindle bearings.The outer cylindrical surface of the piston 8 and the inner cylindrical surface of the cap 9 is associated with a clearance H exceeding the clearance h in the spindle bearings, for example, H = 2h. $ 0 divides the cavity of the cap 9 into two parts, forming the cavity of the axial hydraulic drive of the spindle 1-rod cavity 10 and the piston cavity 11. At the same time, an annular gap with a gap n.- between the piston $ 5 of it 8 and the cap 9 serves as hydraulic resistance between the cavities 10 and 11 .
Для осуществления осевого движения шпинделя 1 можно применять различные ' гидросхемы. Наиболее целесообразное Дополнение показано на чертеже. Штоковая полость 10 гидропривода соединена через регулятор давления с источником высокого!давления Рв, а поршневая полость 11 через кран 12 со сливом. При этом полость 10 через обратный клапан 13 может, быть соединена с : источником низкого давления Р.For the axial movement of the spindle 1, you can apply various' hydraulic circuits. The most appropriate Supplement is shown in the drawing. The rod cavity 10 of the hydraulic actuator is connected through a pressure regulator to a source of high pressure P in , and the piston cavity 11 through a valve 12 with a drain. In this case, the cavity 10 through the check valve 13 can be connected to: a low pressure source P.
Между собственно’· задним шпиндельным подшипником 4 и штоковой полостью 10 гидропривода, может быть выполнена дренажная кольцевая полость 14, соединенная со сливом и отделенная от по'лэсти 10 гидравлическим сопротивле- ι нием в виде кольцевой щели 15 между задней шейкой шпинделя 1 и корпусом шпиндельного узла, в данном случае продолжением втулки подшипника 4. Эта щель может выполнять ряд функций.Between the actual rear spindle bearing 4 and the hydraulic rod stem cavity 10, a drainage annular cavity 14 can be made, connected to the drain and separated from the pole 10 by hydraulic resistance in the form of an annular gap 15 between the rear neck of spindle 1 and the spindle housing node, in this case, the continuation of the bearing sleeve 4. This gap can perform a number of functions.
Регулятор давления в полости 10 может быть любым. В описываемом варианте он выполнен в виде гидравлического потенциометра образованного двумя последовательно включенными гидравлическими сопротивлениями : регулируемым дросселем 16 между источником давления Рв и полостью 10 гидропривода и сопротивлением кольцевой щели 15 между полостью 10 гидропривода и кольцевой дренажной полостью 14. На переднем (штоковом) торце поршня 8 и на сопрягающемся с ним в крайнем переднем положении шпинделя 1 торце корпуса, в данном случае заднем торце втулки подшипника 4, могут быть выполнены (как показано на чертеже) соосно оси шпинделя 1 кольцевые эквидистантные поверхности (в данном случае плоские), образующие в крайнем переднем положении шпинделя 1, а точнее даже не доходя нескольких сотых долей миллиметра до этого положения (фиг. 2) гидравлическое со- _ противление в виде кольцевой щели 17 высотой S, а кольцевая полость 18 между кольцевыми щелями 17 и 15 соединена· с реле давления 19. Соединенные последовательно полостью 18 сопротивления: переменное-щели 17 (зависит от осевого положения шпинделя 1) и постоянное-щели 15 тоже образуют гидравлический потенциометр. *The pressure regulator in the cavity 10 can be any. In the described embodiment, it is made in the form of a hydraulic potentiometer formed by two successively connected hydraulic resistances: an adjustable throttle 16 between the pressure source P in and the hydraulic drive cavity 10 and the resistance of the annular gap 15 between the hydraulic drive cavity 10 and the annular drainage cavity 14. On the front (rod) end of the piston 8 and on the housing end mating with it in the extreme front position of the spindle 1, in this case the rear end of the bearing sleeve 4, can be made (as shown in hedgehog) coaxial to the axis of the spindle 1, annular equidistant surfaces (in this case flat), forming in the extreme front position of the spindle 1, or rather not even reaching a few hundredths of a millimeter to this position (Fig. 2), hydraulic resistance in the form of an annular gap 17 of height S, and the annular cavity 18 between the annular slots 17 and 15 is connected · to the pressure switch 19. The resistance cavity 18 connected in series: the alternating slots 17 (depends on the axial position of the spindle 1) and the constant slots 15 also form a hydraulic potential meter. *
Полость 20 между подшипниками 3 и 4 соединена с источником давления Рр смазки гидростатических подшипнйков. Полость 10 привода соединена с манометром 21,.The cavity 20 between the bearings 3 and 4 is connected to a pressure source PP of the lubrication of hydrostatic bearings. The drive cavity 10 is connected to a pressure gauge 21 ,.
Шпиндельный узел работает следующим образом. При включении давления Р . смазки масло из полости 20 через дросселирующие- щели поступает в несущие карманы подшипников 3 и 4. -Тонкий слой масла', вытекающего из перед5 нёго подшипника 3 во фланец уплотнения и из заднего подшипника 4 в дренажную полость 14 жестко центрирует (шпиндель во втулках подшипников 3 и 4 с радиальным зазором h, например h =.,20 мкм. При этом поршень 8 устанавливается в колпаке 9 конц'ентрично с радиальным зазором Н (например Н = 40 мкм) между цилиндрическими поверхностями поршня 8 и колпака 9; и шпиндель 1 может беспрепятственно вращаться и перемещаться вдоль оси в подшипниках 3 и 4 на тонком, высотой h, слое масла, преодолевая при этом лишь силы жидкостного трения.При включении высокого давлениямасла (например, Ρβ=ΡΓ = 20 кгс/см2) и низкого Рн(например Рн= 4 кгс/см2) проходящее через дроссель 16 и обратный клапан 13 масло поступает в полость 10 гидропривода. Если кран 12 закрыт, то поршень 8 со шпинделем 1 начнут перемещаться вперёд (на чертеже налево) под действием разности сил давления масла в полостях 10 и 11 на поршень 8, так как эффективная площадь поршня 8 со стороны полости 11 значительно больше эффективной площади со стороны полости 10.При этом передний конец шпинделя 1 с центром 5 выдвигается вперед в центровое отверстие заготовки 6 с тем большей скоростью,чем .больше давление Рн и зазор Н.Незначи- '30 тельная часть масла из полости 10 через щель 15 будет дросселироваться в дренажную полость 14. Когда центр 5 войдет в центровое отверстие и упрется в заготовку б, т.е. остановится,35 давление в полостях 10 и 11 выравняются и начнут увеличиваться. Когда они превысят давление Рн , закроется обратный клапан 13 и перекроет магистраль низкого давления Ри . После че- дд го в полостях 10 и 11 установится дав- пение, зависящее от надстройки сопротивления дросселя 16 и от соотношения этого сопротивления и гидравлического сопротивления щели 15,например, при равенстве этих ’сопротивлений давление 45 в полостях 10 и 11 будет равно 0,5The spindle assembly operates as follows. When you turn on the pressure P. grease the oil from the cavity 20 through the throttling slots enters the bearing pockets of bearings 3 and 4. - A thin layer of oil 'flowing from the front 5 bearings 3 into the seal flange and from the rear bearing 4 into the drain cavity 14 is rigidly centered (spindle in bearings 3 and 4 with a radial clearance h, for example, h =., 20 μm, wherein the piston 8 is installed in the cap 9 concentrically with a radial clearance H (for example, H = 40 μm) between the cylindrical surfaces of the piston 8 and the cap 9; and spindle 1 can rotate and move unhindered axles in bearings 3 and 4 on a thin, high h, oil layer, overcoming only the fluid friction forces. When high oil pressures (for example, Ρ β = Ρ Γ = 20 kgf / cm 2 ) and low pH (for example, Rn = 4 kgf / cm 2 ) the oil passing through the throttle 16 and the non-return valve 13 enters the hydraulic drive cavity 10. If the valve 12 is closed, the piston 8 with the spindle 1 will begin to move forward (to the left in the drawing) under the influence of the difference of the oil pressure forces in the cavities 10 and 11 on the piston 8, since the effective area of the piston 8 from the cavity 11 is much larger effect It will be shown that the front end of the spindle 1 with the center 5 moves forward into the center hole of the workpiece 6 with a higher speed, the higher the pressure Рн and the gap N. The insignificant part of the oil from the cavity 10 through the gap 15 will be throttled in the drainage cavity 14. When the center 5 enters the center hole and abuts against the workpiece b, i.e. stops, 35 the pressure in the cavities 10 and 11 will equalize and begin to increase. When they exceed the pressure P n , the check valve 13 closes and closes the low pressure line P and . After a while, a pressure is established in the cavities 10 and 11, depending on the superstructure of the resistance of the throttle 16 and on the ratio of this resistance and the hydraulic resistance of the gap 15, for example, if these resistance is equal, the pressure 45 in the cavities 10 and 11 will be 0, 5
Рв .Сила сжатия центров равна произведению давления в полостях 10 и 11 на площадь штока,т.е.на площадь сечения шпинделя 1 и может тонко настра- 50 иваться дросселем 16 и наблюдаться по манометру ^1,на который может быть установлена шкала, протарированная в единицах силы сжатия центров. После остановки осевого движения шпинделя 55 1 масло под давлением Рв течет по тракту дроссель 1'6 — полость 10 — щель 15дренажная полость· 14 — слив.P c . The compression force of the centers is equal to the product of pressure in the cavities 10 and 11 by the rod area, i.e., by the cross-sectional area of spindle 1 and can be finely tuned by the throttle 16 and observed by a pressure gauge ^ 1, on which the scale can be set, crated in units of compressive strength centers. After stopping the axial movement of the spindle 55 1 oil pressure P in the flowing path of the choke 1'6 - cavity 10 - gap 15drenazhnaya cavity · 14 - drain.
шпиндель не уперся в изделие (его нет, или оно короче, или слишком глубокое центровое отверстие) или даже если уперся, но передний торец поршня 8 лишь опасно приблизился к заднему торцу подшипника 4, например Si 0.,05 мм (фиг. 2), то давление в полости 18 упадет, и реле давления 19 блокирует вращение заготовки 6 и шпинделя Ц Например, если сопротивление щелей .д 17 и 15 будут равны, то давление в полости 18 будет в два раза меньше давления в полости 10. В крайнем переднем (левом)· положении дальнейшее движение поршня 8 и шпинделя 1 ограничивает задний торец втулки.'the spindle did not rest against the product (it is absent, or it is shorter, or the center hole is too deep) or even if it rests, but the front end of the piston 8 only dangerously approaches the rear end of the bearing 4, for example, Si 0. 05 mm (Fig. 2) , then the pressure in the cavity 18 will drop, and the pressure switch 19 blocks the rotation of the workpiece 6 and the spindle C For example, if the resistance of the slots .d 17 and 15 are equal, then the pressure in the cavity 18 will be half the pressure in the cavity 10. In the extreme front (left) · position further movement of the piston 8 and spindle 1 limits the rear end of the bushings ki. '
Если кран 12 открыт, то полость 11 соединена со сливом; и давление в ней, падает. Давление в полости 10 тоже снижается из-за утечек через щель Н. Когда оно станет меньше Рн, обратный клапан 13 откроет магистраль низкого давления Рн . Йо давление в полости 11 сократится на достаточном из-за сопротивления щели Н уровне ( чтобы поршень 8 со шпинделем 1 быстро 'вернулся' 25 назад (на чертеже направо) до упора в дно колпака 9. Если кран 12 снова закрыт при движении шпинделя назад или после его остановки на упоре, шпиндель начнет выдвигаться вперед из корпуса и т.д., как это было уже . описано выше.If the valve 12 is open, then the cavity 11 is connected to the drain; and the pressure in it drops. The pressure in the cavity 10 also decreases due to leaks through the gap N. When it becomes less than P n , the check valve 13 will open the low pressure pipe P n . The pressure in the cavity 11 will decrease at a level sufficient due to the resistance of the slot H ( so that the piston 8 with spindle 1 quickly 'returns' 25 back (to the right) to the stop in the bottom of the cap 9. If the valve 12 is closed again when the spindle moves backward or after it stops at the stop, the spindle will begin to advance forward from the housing, etc., as already described above.
В качестве рабочих сред смазки и привода можно использовать масла,воду газы и другие, а также их комбинации.As a working environment for lubrication and drive, you can use oils, water, gases and others, as well as combinations thereof.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782652811A SU766755A1 (en) | 1978-08-09 | 1978-08-09 | Spindle assembly |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782652811A SU766755A1 (en) | 1978-08-09 | 1978-08-09 | Spindle assembly |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU766755A1 true SU766755A1 (en) | 1980-09-30 |
Family
ID=20780555
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU782652811A SU766755A1 (en) | 1978-08-09 | 1978-08-09 | Spindle assembly |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU766755A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110821958A (en) * | 2019-12-06 | 2020-02-21 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | Axial hybrid air-floating main shaft |
-
1978
- 1978-08-09 SU SU782652811A patent/SU766755A1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110821958A (en) * | 2019-12-06 | 2020-02-21 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | Axial hybrid air-floating main shaft |
CN110821958B (en) * | 2019-12-06 | 2024-05-14 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | Axial dynamic-static pressure air floatation spindle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3223463A (en) | Machine tool spindle | |
US3145513A (en) | Steady rests | |
GB1491132A (en) | Machine tool spindle assemblies | |
US4828437A (en) | Apparatus for supporting a workpiece | |
US3700345A (en) | Eccentric boring spindle | |
US2711934A (en) | Journal and thrust bearing arrangement | |
US3622213A (en) | Spherical hydrostatic bearing | |
US6036415A (en) | Spindle for gripping and closing a mounting member | |
US3200671A (en) | Precision quill-type machine tool spindle | |
US3189389A (en) | Bearing | |
SU766755A1 (en) | Spindle assembly | |
US2597161A (en) | Bearing structure | |
US4272056A (en) | Rotary control valve for power steering system | |
US3461752A (en) | Precision boring grooving and recessing head | |
US3899222A (en) | Hydrostatic bearing | |
EP1080829B1 (en) | Hybrid hydrostatic spindle | |
US2910905A (en) | Slidable tailstock | |
US3216287A (en) | Fine-boring tools | |
US5462364A (en) | Variable speed fluid bearing and method of use | |
US2719064A (en) | Conical self-adjusting bearing | |
US3180661A (en) | Rotary hydraulic fitting | |
US2459825A (en) | Bearing | |
GB1604411A (en) | Bearing arrangements | |
US3891283A (en) | Self-feeding hydrostatic | |
US3227095A (en) | Variable stroke pump |