Стенд для випробування шпиндельних вузлів

Стенд для випробування шпиндельних вузлів (авторське свідоцтво СРСР 1703268, Кучеренко С.І., Сергєєв В.В.) представлений на рис. 5.19 і 5.20. Він містить дві ізольовані один від одного станини: основну 1 та додаткову 2. На основну станину 1 встановлено стіл 3 і одна з змінних проставочное плит 4, на яку ставиться і закріплюється контрольований шпиндельний вузол 5. У передньому кінці шпинделя 6 встановлена ​​передня вимірювальна оправлення 7, а в задньому кінці шпинделя 6-задня вимірювальна оправлення 8. На столі 3 є направляючі, по яких переміщається передня каретка 9, несуча навантажують пристрої 10, кожне з яких складається з трьох навантажувальних механізмів 11, розташованих під кутом 120 ° один до одного. Крім того, на передній каретці 9 встановлені два кронштейна 12, а на кожному кронштейні 12 під заданими кутами a і b кріпляться три датчика 13 переміщень, забезпечені пристроями 14 автоматичної настройки. На передній каретці 9 встановлений також кронштейн 15, несучий осьової навантажувальний механізм 16.

На основній станині 1 в задній частині є стійка 17, також забезпечена напрямними, по яких може переміщатися задня каретка 18. На каретці жорстко закріплений кронштейн 19, що несе на собі два кронштейна 20, на яких встановлені під заданими кутами a і b один до одного по три датчика 13 переміщень, забезпечені пристроями 14 автоматичної настройки.

Крім того, на кронштейні 19 встановлена ​​стійка 21 з віссю 22, на якій закріплений осьовий датчик 23 переміщень з пристроєм 24 автоматичної настройки. Стійка 21 має можливість повороту навколо осі 22 для відводу осьового датчика 23 в момент установки задньої оправлення 8.

На кронштейні 19 встановлений також датчик 25 кута повороту, який кінематично пов'язаний зубчастої передачею з задньої вимірювальної оправкою 8. Крім того, на стійці 17 закріплений штатив 26 з системою підвіски мікрофона 27. Аналогічний штатив 28, закріплений на стійці 17, призначений для утримання термодатчиков 29, що прикріплюються до передньої і задньої стінок перевіряється шпиндельного вузла.

Приводная станція 30 ставиться на додаткову станину 2. Сполучна муфта 31 з'єднана зі шпинделем 32 приводної станції 30 телескопічним валом 33, здатним передавати від шпинделя 32 на муфту 31 крутний момент, який передається на шпиндель 32 від двигуна 34. Стіл 35 приводної станції 30 має можливість переміщатися по косинці 36, а косинець 36 може переміщатися у вертикальному напрямку по стійці 37.

Рис. 5.19. Стенд для випробування шпиндельних вузлів

Таким чином, сполучна муфта 31 має можливість переміщатися в трьох взаємно перпендикулярних напрямках. При тому, що підбір змінною проставочное плити 4 дозволяє забезпечувати те, що вісь шпинделя контрольованого шпиндельного вузла будь-якої моделі та конфігурації опиняється в одному і тому ж місці відносно передньої 9 і задньої 18 кареток, вказане властивість приводної станції 30 забезпечує співвісність сполучної муфти 31 з вхідним валом 38 контрольованого шпиндельного вузла.

Стенд працює таким чином. На основну станину 1 заздалегідь встановлюється змінна проставочное плита 4, приєднувальні розміри основної бази якої відповідають приєднувальних розмірах основний станини 1. При цьому приєднувальні розміри допоміжної бази змінною проставочное плити 4 повинні відповідати приєднувальних розмірах контрольованого шпиндельного вузла. Висота проставочное плити 4 повинна бути такою, щоб вісь шпинделя 6 контрольованого шпиндельного вузла зайняла своє номінальне становище відносно передньої 9 і задньої 18 кареток. Причому торець шпинделя 6 також повинен бути в своєму номінальному положенні незалежно від розміру та конфігурації шпиндельного вузла. Проставочное плита 4 може бути замінена після завершення випробувань партії шпиндельних вузлів і при переході до наступної партії інших шпиндельних вузлів. На закріплену проставочное плиту 4 встановлюється і закріплюється контрольований шпиндельний вузол. Потім в передній кінець шпинделя 6 вставляється передня вимірювальна оправлення 7, а в задній кінець шпинделя 6-задня вимірювальна оправлення 8. Потім ці дві оправки 7 і 8 скріплюються між собою.

По сигналу від пульта управління передня каретка 9 переміщується вліво до шпиндельного вузла до упору. Так як торець шпинделя 6 будь-якого шпиндельного вузла знаходиться завжди в одному довільному положенні, то перенастроювати каретку 9 на різний хід не слід.

Після установки вимірювальних оправок 7 і 8 під час автоматичного переміщення каретки 9 стійка 21 повертається навколо осі 22 на 90° до упору і займає своє робоче положення. При цьому всі датчики 13 переміщень і наконечники навантажувальних механізмів 11 і 16 знаходяться у відведеному положенні і між ними і вимірювальними оправками 7 і 8 існує зазор ( 10 мм ), достатній для установки цих оправок без небезпеки пошкодити датчики 13 і наконечники механізмів 11 і 16.

Далі від пульта управління подається сигнал на датчики 13 переміщень, і вони автоматично від індивідуальних приводів 14 переміщуються до оправками 7 і 8. По досягненні необхідного натягу привід кожного датчика 13 автоматично відключається.

Під час автоматичного налаштування датчиків 13 до задньої вимірювальної оправці 8 приєднується датчик 25 кута повороту, над шпиндельним вузлом встановлюється мікрофон 27, а до передньої і задньої стінок шпиндельного вузла прикріплюються термодатчики 29.

По завершенні цих робіт до вхідного валу 38 шпиндельного вузла після необхідних переміщень столу 35 та кутника 36 підводиться сполучна муфта 31 і фіксується в цьому поздовжньому положенні. Після цього стенд готовий до роботи.

Рис.5.20. Стенд для випробування шпиндельних вузлів на ріс.5.19

У подальшому автоматично проводиться знімання інформації про траєкторію геометричної осі шпинделя при навантаженні силою і моментом. Частота обертання шпинделя, кількість обертів для знімання вимірювальної інформації, кількість контрольованих протягом обороту точок, а також кількість циклів навантаження визначаються методикою діагностики і задаються комп'ютером. Вся вимірювальна інформація вводиться в пам'ять комп'ютера. Далі виробляється контроль рівня шуму шпиндельного вузла і контроль температури характерних точок шпиндельного вузла. Дана інформація також вводиться в пам'ять комп'ютера. Недоліком стенду є передача навантаження на шпиндель контактним способом, що вносить значні похибки в процес вантаження. Датчик кута повороту приєднується до шпинделя через зубчасту передачу, що створює додаткові вібраційні навантаження на шпиндель, яких немає при експлуатації шпинделя.

Наведений вище огляд авторських свідоцтв і патентів показує, що в даний час розроблено досить багато програмних навантажувальних пристроїв і випробувально- діагностичних стендів, які дозволяють з високою точністю імітувати діючі навантаження на металорізальний верстат, що дає можливість значно скоротити час випробувань і економічні витрати на них. Проте, навантажувальні пристрої до цих не отримали широкого використання на машинобудівних заводах, що природно гальмує розвиток металообробної промисловості.