SU766755A1 - Spindle assembly - Google Patents

Spindle assembly Download PDF

Info

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
Application number
SU782652811A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Моисей Абрамович Шиманович
Феликс Суренович Аслибекян
Иван Николаевич Наумов
Вячеслав Николаевич Панин
Original Assignee
Предприятие П/Я В-8424
Московский станкоинструментальный институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я В-8424, Московский станкоинструментальный институт filed Critical Предприятие П/Я В-8424
Priority to SU782652811A priority Critical patent/SU766755A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU766755A1 publication Critical patent/SU766755A1/en

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, ΡβΓ = 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)

Изобретение относитс  к области станкостроени  и кюжет найти примене ние дл  обработки в центрах на станках , например в токарных и шлифоваль ных. Известен шпиндельный узел задней бабки, в которой центр вращаетс  в радиально-упорных гидростатических подшипниках и смонтирован в невращающейс  пиноли. Пиноль установлена в гидростатических опарах, выполненных в корпусе , и снабжена отдельным приводом ее осевого перемещени  1. Наличие двух пар радиальных гидростатических опор снижает жесткость вращающегоЬ  вала, необходимость в отдельном приводе осевого перемещени  усложн ет кЪнструкцию и увеличивает габарит узла. Известен также шпиндельный узел с осевым перемещением шпиндел , выполненного в виде одноштокового поршн , расположенного в подшипниках скольженин; например гидростатических, наружный торец заднего из которых ос нащен полым колпаком, полость которо го соединена с источником давлени  через устройство управлени  2. Недостатком этого устройства  вл етс  то, что оно имеет ограниченные конструктивные технологические и эксплуатационные качества, что ограничивает его использование, например, в качестве вращающегос  центра универсального высокоточного токарного станка . Целью изобретени   вл етс  повышение конструктивных, технологических и эксплуатационных качеств шпиндельного узла. Цель достигаетс  тем, что шток установлен в подшипниках одинакового диаметра, а полость осевого гидропривода разделена поршнем на две части, сообщенные между собой через гидравлическое сопротивление, образованное зазором между наружной -иейкой поршн  и внутренней поверхностью колпака, причем величина этого зазора больше зазора в подшипниках. Дл  упрощени  управлени  гидроприводом целесообразно штоковую полость гидропривода соединить с.источником давлени  через регул тор давлени , а поршневую полость гидропривода через кран со сливом.Кроме того,целесообразно штоковую полость гидропривода подключить через обратный клапан с источником низкого давлени . Дл  повышени  надежности и упрощени  конструкции следует между задним шпин дельным подшипником и полостью гидропривода выполнить дренажную кольцевую полость,соединенную со сливом и отделенную от нее гидравлическим сопротив лением в виде кольцевой щели между задней шейкой шпиндел  и корпусом шпиндельного узла. Целесообразно также регул тор давлени  в штоковой полости гидроприво- . да выполнить в виде гидравлического потенциометра,образованного двум  последовательно включенными гидравличес ними сопротивлени ми: регулируемым дросселем между источником давлени  и штоковой полостью гидропривода и кольцевой щелью между штоковой полостью гидропривода и кольцевой дренажной полостью. Дл  предотвращени  аварийных ситуаций на штоковом торце поршн  и на сопр гающемс  с ним в крайнем переднем положении ш-пиндёл  торце корпуса шпиндельного узла могут быть выполнены соосно оси шпиндел  кольцевые эквидистантные поверхности, образующие гидравлическое сопротивле-ние в виде кольцевой щели, а кольцева  полость между этой щелью и кольцевой щельюмежду задней шейкой шпиндел  и корпусом шпиндельного узла сое динена с реле давлени  блокировки вращени  шпиндел . На фиг. 1 сх ематично изображено шпиндельный, узел, выполненный в виде вращающегос  заднего центра задней бабки токарного станка в рабочем положении , разрез; на фиг. 2 - то же, в положении, когда центр несколько не дошел до зажимаемой детали. В шпиндельном узле, выполненном согласно изобретению, шпиндель 1 (в данной конструкции пиноль задней бабки токарного станка установлена в кор пусе 2 с 3a3Op.pM.ih в соответствующих переднем 3 и заднем 4 подшипниках скольжени  одинакового диаметра, в данном случае гидростатических с взаи мообратным дросселированием. Шпиндель 1 несет центр 5, поджимающий изделие б, o6pa6aTHBaeMqe резцом 7. -На заднем конце шпиндел  1 выполнен поршень 8, расположенный в колпаке 9, установлен ном на корпусе 2 со стороны заднего торца заднего, шпиндельного подшипника 4, так чтошток шпиндел  1 поршн  расположен в переднем 3 и заднем 4 шпиндельных подшипниках. Наружна  ци пиндрическа  поверхность поршн  8 и внутренн   цилиндрическа  поверхност колпака 9 сопр жена с зазором Н, пре вышающим зазор h в шпиндельных подшипниках , например Н 2h. Зазор Н раздел ет полость колпака 9 на две части,образующие полости осевого гидропривода шпиндел  1-штоковую полост 10 и поршневую полость 11.Одновременн кольцева  щель с зазором Н между порш нем 8 и колпаком 9 служит гидравлическим сопротивлением между полост ми 10 и 11. Дл  осуществлени  осевого движени  атиндел  1 можно примен ть различные гидросхемы. Наиболее целесообразное исполнение показано на чертеже. Штоков.а  полость 10 гидропривода соединена через регул тор давлени  с источником высокОгО./ авлени  Рц, а поршнева  полость 11 через кран 12 со сливом . При этом полость 10 через обратный клапан 13 может, быть соединена с : источником низкого давлени  Р. Между собственно- задним шпиндельным подшипником 4 и штоковой полостью 10 гидропривода, мажет быть выполнена дренажна  кольцева  полость 14, соединенна  со сливом и отделенна  от полэсти 10 гидравлическим сопрртивле- i нием в виде кольцевой щели 15 между задней шейкой шпиндел  1 и корпусом шпиндельног.6 узла, в данном случае продолжением втулки подшипника 4. Эта щель может выполн ть р д функций. Регул тор давлени  в полости 10 может быть любым. В описываемом варианте он выполнен в виде гидравличес .кого потенциометра образованного двум  последовательно включенными гидравлическими сопротивлени ми : регулируемым дросселем 16 между источником давлени  Р и полостью 10 гидропривода и сопротивлением кольцевой щели 15 между полостью 10 гидропривода и кольцевой дренажной полостью 14. На переднем (штоковом) торце поршн  8 и на сопр гающемс  с ним в крайнем переднем положении шпиндел  1 торце корпуса, в данном случае заднем торце втулки подшипника 4, могут быть выполнены (как показано на чертеже ) соосно оси шпиндел  1 кольцевые эквидистантные поверхности (в данном случае плоские) , о бразующие в крайнем переднем положении шпиндел  1, а точнее даже не доход  нескольких сотых долей миллиметра до этого положени  (фиг. 2) гидравлическое со- , противление в виде кольцевой щели 17 высотой S, а кольцева  полость 18 мехсду кольцевыми щел ми 17 и 15 соединена , с реле давлени  19, Соединенные последовательно полостью 18 сопротивлени : переменное-щели 17 (зависит от осевого положени  шпиндел  1) и посто нное-щели 15 тоже образуют гидравлический потенциометр. Полость 20 между подшипниками 3 и 4 соединена с источником давлени  Р, смазки гидростатических подшипников. Полость 10 привода соединена с манометром 21,. Шпиндельный узел работает следующим образом. При включении давлени  Р смазки масло из полости 20 через дросселирующие, щели поступает в несущие карманы подшипников 3 и 4. -Тонкий слой масла вытекающего из перед1ШГО подшипника 3 во фланец уплотнени  и из заднего подшипника 4 в дренажную полость 14 жестко центрирует (шпиндель во втулках подшипников 3 и 4 с радиальным h, например h .20 мкм. При этом поршень 8 устайавливаетс  в колпаке 9 концентрично с радиальным зазором Н (например Н 40 мкм) между цилиндрическими поверхност ми поршн  8 и колпака 9; и шпиндель 1 может беспреп тственно вращатьс  и перемещатьс  вдоль оси в подшипниках 3 и 4 на тонком, высотой h, слое масла, преодолева  при лишь силы жидкостного трени .Пр включении высокого давлени  Р масла (например, 20 кгс/см ) и низкого Р(например Рц 4 кгс/см ) проход щее через дроссель 16 и обратный клапан 13 масло поступает в полость 10 гидропривода. Если кран 12 закрыт то поршень 8 со шпинделем 1 начнут п :ремещатьс  вперёд (на чертеже налево под действием разности сил давлени  масла в полост х 10 и 11 на поршень 8f так как эффективна  площадь поршн  8 со стороны полости 11 значитель но больше эффективной площади со сто роны полости 10.При этом передний ко рней шпиндел  1 с центром 5 выдвигает . сй вперед в центровое отверстие заго товки 6 с тем большей скоростью,чем .больше давление P и зазор Н.Незначигельна  часть масла из полости 10 через щель 15 будет дросселироватьс  в дренажную полость 14. Когда центр 5 войдет в центровое отверстие и упретс  в заготовку 6, т.е. остановитс  давление в полост х 10 и 11 выравн ютс  и начнут увеличиватьс . Когда они превыс т давление Р, закроетс  обратный клапан 13 и перекроет магистраль низкого давлени  Рц . После чего в полост х 10 и 11 установитс  дав -ление,завис щее от настройки сопротив лени  дроссел  16 и от соотношени  этого сопротивлени  и гидравлического сопротивлени  щели 15,например, при равенстве этих сопротивлений давление в полост х 10 и 11 будет равно 0,5 РВ .Сила сжати  центров равна произведению давлени  в полост х 10 и 11 на площадь штока,т.е.на площадь сечени  шпиндел  1 и может тонко настраиватьс  дросселем 16 и наблюдатьс  по манометру 1,на который может быть установлена шкгша, протарированна  в единицах силы сжати  центров. После остановки осевого движени  шпиндел  1 масло под давлением Рц течет по трак ту дроссель 16 - полость 10 - щель 15 дренажна  полость- 14 - слив. При вращении издели  6 оно силами трени  между поверхност ми центрового отверсти  и центра увлекает за собой шпиндель 1, который вращаетс , преодолева  лишь силы жидкостного трени  в подшипниках и в полост х колпака 9. Резец 7 обрабатывает изделие 6. Если шпиндель не уперс  в изделие (его нет, или оно короче, или слишком глубокое центровое отверстие) или даже если уперс , но передний торец поршн  8 лишь опасно приблизилс  к заднему торцу подшипника 4, например S 0., 05 мм (фиг. 2), то давление в полости 18 упадет, и реле давлени  19 блокирует вращение заготовки б и шпиндел  1 Например, если сопротивление щелей 17 и 15 будут равны, то давление в полости 18 будет в два раза меньше давлени  в полости 10. В крайнем переднем (левом)- положении дальнейшее движение поршн  8 и шпиндел  1 ограничивает задний торец втулки. Если кран 12 открыт, то полость 11 соединена со сливом; и давление в неа падает. Давление в полости 10 тоже снижаетс  из-за утечек через щель Н, Когда оно станет меньше Р, , обратный клапан 13 откроет магистраль низкого давлени  Р( . Йо давление в полости 11 сократитс  на достаточном из-за сопротивлени  щели Н уровне чтобы поршень 8 со шпинделем 1 быстро вернулс  назад (на чертеже направо) до упора в дно колпака 9. Если кран 12 снова закрыт при движении шпиндел  назад или после его остановки на упоре, шпиндель начнет выдвигатьс  вперед из корпуса и т.д., как это было уже . описано выше. В качестве рабочих сред смазки и привода можно использовать масла,воду газы и другие, а также их комбинации. Формула изобретени  1.Шпиндельный узел с осевым перемещением шпиндел , установленного в подшипниках скольжени , например гидростатических , и выполненного в виде штока с поршнем, вход щим в полость осевого гидропривода, образованную в установленном на торце заднего подшипника колпаке и соединенную с источником давлени  через устройство управлени , отличающийс  тем,что,с целью повышени  конструк- , тивных,технологических и эксплуатационных качеств узла,шток установлен в подшипниках равного диаметра,а полость осевого гидропривода разделена поршнем на две части,сообщенные между собой через гидравлическое сопротивение , образованное зазором между наружной шейкой поршн  и внутренней поверхностью колпака, причем величина этого зазора больше зазора в подипниках . 2.Узел по п. 1, отлич-ающ и и с   тем, что, с целью упрощени  гидроприводом, штокова  полость гидропривода соединена с источником давлени  через регул тор давлени , а поршнева  - через кран со сливом. 3. Узел по пп. 1и2, о т л и .4 а ю щ и и с  - тем, что, с целью упрощени  управлени  гидроприводом, штокова  полость гидропривода подключена через обратный клапан,к источнику низкого давлени . ,. Узел rto пп. 1-3, о т л и ч а -, to щ и и с   тем, что, с целью упрощени  конструкции и повышени  надежности узла, между задним шпиндельным подшипником и штоковой полостью гидропривода выполнена дренажна  кольцева  полость, отделенна  от штоковой ПОЛОСТИ гидропривода гидравлическим сопротивлением в виде кольцёвой щели Между задней шейкой шпиндел  и корпусом шпиндельного узла. 5. Узел по пп. -1-4, о т л и Чающийс  тем, чтодрегул тор давлени  в штоковой полости гидропривода выполнен в виде гидравлического петенциометра, образованного двум  Последовательно включенными гидрав|лическими , сопротивлени ми: регулируемым дросселем между источником давлёни  и штоковой полостью гидропривода и кольцевой щелью между штоковой полостью гидропривода и кольцевой дренажной полостью. б. Узел по пп. 1-5, о т л и ч а ю щ и и с   -тем, что, с целью предо враадени  аварийных ситуаций, на штоковом торце поршн  и на сопр гающемс  с ним в крайнем переднем поло женин шпиндел  торце корпуса шпиндельного , узла выполнены соосно оси шпиндел  кольцевые эквидистантные поверхности, образующие гидравлическое сопротивление в виде кольцевой щели, а кольцева  полость между этой щелью и кольцевой щелью между задней шейкой шпиндел  и корпусом шпиндельного узла соединена с реле давлени  (блокировки вращени  шпиндел ). Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент ША № 3533316, -кл, 82-2, 1970. The invention relates to the field of machine tool construction and cuffing to find applications for machining centers on machine tools, for example, turning and grinding. A spindle tailstock assembly is known, in which the center rotates in radial-thrust hydrostatic bearings and is mounted in non-rotating quill. The quill is installed in hydrostatic sprays made in the housing and is equipped with a separate drive for its axial movement 1. The presence of two pairs of radial hydrostatic bearings reduces the rigidity of the rotating shaft, the need for a separate drive for axial movement complicates the structure and increases the size of the assembly. Also known spindle assembly with axial movement of the spindle, made in the form of a single-rod piston, located in the bearings of the slide; For example, hydrostatic, the outer end of the rear of which is equipped with a hollow cap, the cavity of which is connected to a pressure source through control device 2. 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. The aim of the invention is to improve the structural, technological and operational qualities of the spindle assembly. The goal is achieved by the fact that the rod is installed in bearings of the same diameter, and the cavity of the axial hydraulic drive is divided into two parts by a piston, connected to each other through hydraulic resistance formed by the gap between the outer piston and the inner surface of the cap, and the gap is larger than the clearance in the bearings. To simplify hydraulic control, it is advisable to connect the rod cavity of the hydraulic drive with a pressure source through a pressure regulator, and the piston cavity of the hydraulic drive through a drain valve. Also, it is advisable to connect the rod cavity of the hydraulic drive through a non-return valve with a low pressure source. To increase reliability and simplify the design, a drainage annular cavity is connected between the rear spinal bearing and the hydraulic drive cavity, which is connected to the drain and separated from it by hydraulic resistance in the form of an annular gap between the spindle rear journal and the spindle assembly body. It is also advisable to adjust the pressure regulator in the rod cavity hydraulically. Yes, it can be implemented as a hydraulic potentiometer formed by two series-connected hydraulic resistances: an adjustable choke between the pressure source and the rod cavity of the hydraulic drive and the annular gap between the rod cavity of the hydraulic drive and the annular drainage cavity. To prevent emergencies at the rod end of the piston and at the spindle end of the spindle assembly housing which is in an extreme front position, the spindle axis can be aligned axially with equidistant surfaces that form hydraulic resistance in the form of an annular gap, and the annular cavity between this a slit and an annular slit between the rear neck of the spindle and the body of the spindle assembly is connected to the pressure switch of the spindle rotation lock. FIG. 1 schematically depicts a spindle unit, a unit made in the form of a rotating rear center of the back headstock of a lathe in the working position, a section; in fig. 2 - the same, in the position when the center did not reach the clamped part somewhat. In the spindle assembly made according to the invention, the spindle 1 (in this construction, the tailstock of the lathe of the lathe is installed in the case 2 with 3a3Op.pM.ih in the corresponding front 3 and rear 4 plain bearings with identical diameter, in this case hydrostatic with reciprocating throttle The spindle 1 carries the center 5, pressing the product b, o6pa6aTHBaeMqe cutter 7. -At the rear end of the spindle 1 there is a piston 8 located in the cap 9 mounted on the body 2 from the rear end of the rear spindle bearing 4, so that The piston spindle 1 current is located in the front 3 and rear 4 spindle bearings. The outer surface of the piston 8 and the inner cylindrical surface of the cap 9 match the gap H exceeding the gap h in the spindle bearings, for example H 2h. The gap H separates the cavity of the cap 9 into two parts forming the cavities of the axial hydraulic drive of the spindle 1-rod cavity 10 and piston cavity 11. A simultaneous annular gap with a gap H between the piston 8 and the cap 9 serves as a hydraulic resistance between the cavities 10 and 11. To implement Axial movement of atindel 1, various hydraulic circuits can be used. The most expedient design is shown in the drawing. The rod 10 of the hydraulic actuator 10 is connected via a pressure regulator with a source of high O2 / Avg Rc, and the piston cavity 11 through a valve 12 with a drain. The cavity 10 through the check valve 13 can be connected to: a low pressure source P. Between the self-supporting spindle bearing 4 and the rod cavity 10 of the hydraulic drive, the drainage annular cavity 14 can be made connected to the drain and separated from the floor 10 by hydraulic resistance - i in the form of an annular gap 15 between the rear neck of the spindle 1 and the body of the spindle 6 of the assembly, in this case, the continuation of the bearing bush 4. This gap can perform a number of functions. The pressure regulator in cavity 10 may be any. In the described embodiment, it is made in the form of a hydraulic potentiometer formed by two series-connected hydraulic resistances: an adjustable throttle 16 between the pressure source P and the cavity 10 of the hydraulic drive and the resistance of the annular gap 15 between the cavity 10 of the hydraulic drive and the ring drainage cavity 14. At the front (rod) the end face of the piston 8 and the spindle 1, which faces at the extreme forward position of the spindle 1, the body end, in this case the rear end of the bearing bush 4, can be made (as shown in Figure 2) coaxially with the axis of the spindle 1 annular equidistant surfaces (in this case, flat), representing the spindle 1 in the extreme forward position, or rather not even the income of a few hundredths of a millimeter to this position (Fig. 2) hydraulic co-resistance, in the form of an annular slots 17 of height S, and the annular cavity 18 of mechsud with annular slots 17 and 15 is connected to a pressure switch 19, connected in series by a resistance cavity 18: variable-slit 17 (depending on the axial position of spindle 1) and a constant-slit 15 also form a hydraulicpotentiometer. A cavity 20 between bearings 3 and 4 is connected to a source of pressure P, lubricating hydrostatic bearings. The cavity 10 of the actuator is connected to a pressure gauge 21 ,. Spindle node works as follows. When the lubrication pressure P is turned on, the oil from the cavity 20 through throttling slots enters the bearing pockets of bearings 3 and 4. A thin layer of oil flowing out of the front bearing 3 to the sealing flange and from the rear bearing 4 to the drainage cavity 14 centers the spindle in the bearing bushings 3 and 4 with a radial h, for example h .20 µm. In this case, the piston 8 is mounted concentric in the cap 9 with a radial clearance H (for example H 40 µm) between the cylindrical surfaces of the piston 8 and the cap 9, and the spindle 1 can rotate freely and ne to move along the axis in bearings 3 and 4 on a thin, h height, oil layer, overcoming with only fluid friction force. When high pressure P is turned on (for example, 20 kgf / cm) and low P (for example, RC 4 kgf / cm) The oil enters the cavity 10 of the hydraulic drive through the throttle 16 and the check valve 13. If the valve 12 is closed, then the piston 8 with the spindle 1 will start n: move forward (in the drawing to the left under the effect of the difference of the pressure forces of the oil in the cavities 10 and 11 to the piston 8f so how effective is the area of the piston 8 from the side of the cavity 11 is significantly but more effective tive area from Rhone hundred cavity 10. When this front rney to the spindle 1 with the center 5 pushes. move forward into the centering hole of the bilge 6 with the greater speed, the greater the pressure P and the gap H. The insignificant part of the oil from the cavity 10 through the slit 15 will be throttled into the drainage cavity 14. When the center 5 enters the center hole and resists into the workpiece 6 i.e. the pressure in the cavity 10 will stop and 11 will equalize and begin to increase. When they exceed the pressure P, the check valve 13 closes and closes the low pressure line Rc. After that, pressure will be set in cavities 10 and 11, depending on the setting of the resistance of throttles 16 and on the ratio of this resistance to the hydraulic resistance of the slit 15, for example, if these resistances are equal, the pressure in cavities 10 and 11 will be 0.5 PB. The compression force of the centers is equal to the product of the pressure in cavities 10 and 11 over the area of the rod, i.e. the cross-sectional area of spindle 1 and can be finely tuned by the throttle 16 and monitored by pressure gauge 1, on which the screw can be mounted squeeze centers. After the axial movement of the spindle 1 stops, the oil under the pressure Rc flows through the tank throttle 16 — cavity 10 — slot 15 drainage cavity — 14 — drain. When the product 6 is rotated, the forces of friction between the surfaces of the centering hole and the center draws the spindle 1, which rotates, overcoming only the forces of the liquid friction in the bearings and in the cavities of the cap 9. Cutter 7 processes the product 6. If the spindle doesn’t lean into the product ( it is not there, or it is shorter, or the center hole is too deep) or even if it is ups, but the front end of the piston 8 only dangerously approached the rear end of the bearing 4, for example S 0., 05 mm (Fig. 2), then the pressure in the cavity 18 will fall, and the pressure switch 19 blocks the rotation for cooking b and spindle 1 For example, if the resistance of the slots 17 and 15 are equal, then the pressure in cavity 18 will be half the pressure in cavity 10. In the extreme (left) position, the further movement of piston 8 and spindle 1 limits the rear end of the sleeve . If the valve 12 is open, the cavity 11 is connected to the drain; and pressure does not fall. The pressure in cavity 10 also decreases due to leaks through slot H. When it becomes less than P, the check valve 13 will open the low pressure line P (Yo, the pressure in cavity 11 will decrease sufficiently due to the resistance of the gap H to allow the piston 8 spindle 1 quickly turned back (in the drawing to the right) all the way to the bottom of the cap 9. If the valve 12 is closed again when the spindle moves back or after it stops at the stop, the spindle will begin to move forward from the housing, etc., as it was already. described above. As a working medium for lubrication and drive use oils, water, gases and others, as well as combinations thereof. Formula 1. Spindle assembly with axial movement of a spindle mounted in slide bearings, for example hydrostatic, and made in the form of a rod with a piston inserted into the cavity of an axial hydraulic actuator formed in at the end of the rear bearing, a cap and connected to a pressure source through a control device, characterized in that, in order to improve the design, technological, operational and operational qualities of the assembly, the stem is installed in bearings of equal diameter, and an axial cavity of the hydraulic drive piston is divided into two parts communicating with each other through the hydraulic soprotivenie formed by a gap between the outer neck of the piston and the inner surface of the shell, the magnitude of the clearance gap is larger in podipnikah. 2. The assembly according to claim 1 is different from the fact that, in order to simplify the hydraulic actuator, the rod cavity of the hydraulic actuator is connected to the pressure source through a pressure regulator, and the piston one - through a valve with a drain. 3. Node on PP. 1 and 2, about tl and .4 a and y with and so that, in order to simplify the control of the hydraulic actuator, the rod cavity of the hydraulic actuator is connected via a non-return valve to a low pressure source. , Node rto nn. 1-3, in order to simplify the design and increase the reliability of the assembly, between the rear spindle bearing and the rod cavity of the hydraulic actuator a drainage annular cavity is made separated from the hydraulic rod by the hydraulic resistance. in the form of an annular gap Between the rear neck of the spindle and the body of the spindle assembly. 5. Node on PP. -1-4, that is, that the pressure regulator in the rod cavity of the hydraulic drive is made in the form of a hydraulic peteniometer formed by two successively connected hydraulic resistances: an adjustable throttle between the source of pressure and the rod cavity of the hydraulic drive and an annular gap between the rod rod hydraulic cavity and annular drainage cavity. b. Node on PP. 1-5, that is, that, in order to prevent emergencies, the piston rod end face and the spindle mating in the extreme front end are coaxially the spindle axes are annular equidistant surfaces forming a hydraulic resistance in the form of an annular gap, and the annular cavity between this gap and the annular gap between the rear neck of the spindle and the body of the spindle assembly is connected to a pressure relay (spindle rotation inhibit). Sources of information taken into account in the examination 1. Patent ША № 3533316, -kl, 82-2, 1970. 2. Авторское свидетельство СССР 584974, кл. Ъ 23 Б 19/02, 1976.2. USSR author's certificate 584974, cl. Kommersant 23 B 19/02, 1976.
SU782652811A 1978-08-09 1978-08-09 Spindle assembly SU766755A1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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