IRCPNU
Institutional Repository of Chernihiv Polytechnic National University

Гідростатичний шпиндель для ультрапрецизійної двосторонньої обробки

ISSN 2415-363X

Show simple item record

dc.contributor.author Федориненко, Д. Ю.
dc.contributor.author Сапон, С. П.
dc.date.accessioned 2019-07-26T10:17:16Z
dc.date.available 2019-07-26T10:17:16Z
dc.date.issued 2019
dc.identifier.uri http://ir.stu.cn.ua/123456789/18011
dc.description Федориненко, Д. Ю. Гідростатичний шпиндель для ультрапрецизійної двосторонньої обробки / Д. Ю. Федориненко, С. П. Сапон // Технічні науки та технології. - 2019. - № 1 (15). - С. 97-105. en_US
dc.description.abstract Urgency of the research. Modern development of mechanical engineering creates constantly increasing demands concerning maintenance of quality indicators of detail processing. So, indicator of roughness, admissions of linear sizes and angular are decreased constantly. Application of precision machine tools is an effective way of decision of the tasks in view. Target setting. Today ultra-precision processing of materials is widely used for manufacture of electronic components of techniques, telecommunication, medical, automobile, optical equipment. Therefore, the designing of ultra-precision machine tools is an urgent task for ensuring the high efficiency of the processes of machining. Actual scientific researches and issues analysis. Basic component of precision machine tool which defines quality of machining is a spindle. Quality indicators of a spindle are mostly provided with a correct choice of type and design of its bearings. It is showed that hydrostatic bearings together with increase of machining reliability and productivity allow providing of exclusively high indicators of detail machining quality compared with other types of spindle bearings. Besides, they are the most perspective type of spindle bearings for realization of high-speed machining and ultra-precision machining. However hydrostatic bearings are characterized by relatively big power losses on friction and, as a consequence, vigorous heating at increased rotational frequencies. Therefore lubrication of hydrostatic bearings with low viscous liquids, in particular water, presents separate interest. Uninvestigated parts of general matters defining are designing of new design of a spindle with combined hydrostatic bearing based on special water lubrication for increased precision and efficiency of two-sided ultra-precision machining. The research objective of this article is designing of new design of a spindle unit with direct drive, clamping fixture and combined hydrostatic bearing, which based on special water lubrication, for increased precision and efficiency of two-sided ultra-precision machining. The statement of basic materials. New design of a spindle with combined hydrostatic bearing based on special water lubrication and clamping fixture is proposed for increased precision and efficiency of two-sided ultra-precision machining. The design of this precision spindle with direct drive by hollow-shaft torque motor provides two-sided machining of disk-shaped workpieces. The regularities of the formation of stiffness, flow rate and power losses in the combined spindle bearing, depending on viscosity of the working fluid, clearances in the journal and thrust bearings, pump pressure, and size of the bearing lands are defined. As a result of mathematical and CFD modeling rational parameters of combined spindle bearing were identified that provide minimum power losses at operation at simultaneous insuring of the high accuracy of a spindle. For increase of accuracy of clamping advanced design of the clamping fixture with a screw clamping of workpieces on the basis of use of PVC paste as pressure-transmitting environment is offered. The article introduce the use of water lubrication as an effective way of solving issues of increase concerning spindle unit efficiency, the reduction of operating costs due to simultaneous cooling of bearings and spindle drive, and also the increase of environmental friendliness of the design as a whole. Conclusions. The new design of a spindle unit for two-sided ultra-precision machining with direct drive and clamping device was presented in this article. The main advantage of this solution is the compact structure of the spindle. The direct drive of the spindle with hollow-shaft torque motor can effectively be used for two-sided ultra-precision end turning of the workpieces. The regularities of the flatness deviation formation of the end surface of the workpiece during clamping are established. It is shown that clamping forces acting on the workpiece do not have a significant impact on accuracy of the surfaces machined. The rational geometrical and operational parameters of the clamping for maintenance of high operational reliability are received. en_US
dc.language.iso en en_US
dc.publisher ЧНТУ en_US
dc.relation.ispartofseries 1;
dc.subject clamping fixture en_US
dc.subject hydrostatic bearings en_US
dc.subject two-sided machining en_US
dc.subject spindle en_US
dc.subject ultra-precision machine tool en_US
dc.subject water lubrication en_US
dc.subject затискне пристосування en_US
dc.subject гідростатичні підшипники en_US
dc.subject двостороння обробка en_US
dc.subject шпиндель en_US
dc.subject ультрапрецизійний вер-стат en_US
dc.subject водяне мащення en_US
dc.title Гідростатичний шпиндель для ультрапрецизійної двосторонньої обробки en_US
dc.type Article en_US
dc.description.abstractalt1 Актуальність теми дослідження. Сучасний розвиток машинобудування створює постійно зростаючі вимоги щодо забезпечення показників якості обробки деталей. Так, показник шорсткості, допуски лінійних і кутових розмірів постійно зменшуються. Застосування прецизійних верстатів є ефективним способом вирішення поставлених завдань. Постановка проблеми. Сьогодні надточна обробка матеріалів широко використовується для виробництва електронних компонентів техніки, телекомунікаційного, медичного, автомобільного, оптичного устаткування. Тому проектування ультрапрецизійних верстатів є актуальним завданням для забезпечення високої ефективності процесів механічної обробки. Аналіз досліджень і публікацій. Основним вузлом прецизійного верстата, який визначає якість обробки, є шпиндель. Якісні показники шпинделя переважно забезпечуються правильним вибором типу й конструкції його підшипників. Показано, що гідростатичні підшипники разом з підвищенням надійності і продуктивності обробки дозволяють забезпечити виключно високі показники якості обробки деталей в порівнянні з іншими типами шпиндельних підшипників. Крім того, вони є найбільш перспективним типом шпиндельних підшипників для реалізації прецизійної високошвидкісної механічної обробки. Однак гідростатичні підшипники характеризуються відносно великими втратами потужності на тертя і, як наслідок, інтенсивним нагріванням при підвищених частотах обертання. Тому застосування для мащення гідростатичних підшипників малов’язких рідин, зокрема води, становить окремий інтерес. Виділення недосліджених частин загальної проблеми полягає в необхідності проектування нової конструкції шпинделя з комбінованим гідростатичним підшипником на основі спеціального водяного мащення для підвищення точності та ефективності двосторонньої ультрапрецизійної обробки. Метою цієї статті є розробка нової конструкції шпиндельного вузла з прямим приводом, затискним пристроєм та комбінованим гідростатичним підшипником, на основі спеціального водяного мащення, для підвищення точності та ефективності двосторонньої ультрапрецизійної обробки. Виклад основного матеріалу. Для підвищення точності та ефективності двосторонньої ультрапрецизійної обробки пропонується нова конструкція шпинделя із затискним пристроєм та комбінованим гідростатичним підшипником на основі спеціального водяного мащення. Конструкція цього прецизійного шпинделя з прямим приводом від електродвигуна та з порожнім валом забезпечує двосторонню обробку дископодібних деталей. Визначено закономірності формування жорсткості, витрат і втрат потужності в комбінованому шпиндельному підшипнику, залежно від в’язкості робочої рідини, зазорів у радіальних і упорних підшипниках, тиску насоса і розмірів опорних поверхонь. У результаті математичного та CFD-моделювання були виявлені раціональні параметри комбінованого шпиндельного підшипника, що забезпечують мінімальні втрати потужності при експлуатації при одночасному забезпеченні високої точності шпинделя. Для підвищення точності затиску заготовки пропонується вдосконалена конструкція затискного пристрою з гвинтовим затиском заготовок на основі використання ПВХ-пасти як середовища передаючого тиск. У статті запропоновано використання водяного мащення як ефективного способу вирішення питань підвищення ефективності шпиндельного вузла, зниження експлуатаційних витрат за рахунок одночасного охолодження підшипників і приводу шпинделя, а також підвищення екологічності конструкції загалом. Висновки відповідно до статті. У цій статті представлено нову конструкцію шпиндельного вузла для двосторонньої ультрапрецизійної обробки з прямим приводом і затискним пристроєм. Головною перевагою цього рішення є компактність шпинделя. Прямий привод шпинделя від електродвигуна з порожнистим валом може ефективно використовуватися для двостороннього ультрапрецизійного точіння заготовок. Встановлено закономірності формування відхилення від площинності торцевої поверхні заготовки під час затискання. Показано, що затискні сили, що діють на заготовку, не впливають на точність оброблюваних поверхонь. Отримано раціональні геометричні та експлуатаційні параметри затискача для забезпечення високої експлуатаційної надійності. en_US


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record