Требования к опорам шпинделей

Опоры шпинделей станков

Гидродинамические подшипники в качестве опор шпинделей в настоящее время применяются редко. Они имеют большие потери на трение; могут работать только при наличии зазора; являются оригинальными конструкциями, что увеличивает трудоемкость их изготовления; требуют расхода цветных металлов.

Существенно реже применяются другие опоры шпинделей, в том числе с новыми принципами работы.

Наибольшее распространение получили шпиндельные узлы на опорах качения. Они экономичны, надежны, просты в обслуживании, имеют высокую жесткость, большой диапазон частот вращения, небольшие потери на трение в большом диапазоне частот вращения (рис. 1, б).

Шпиндельные узлы на гидростатических опорах применяются в тяжелых и прецизионных станках (токарных, шлифовальных и др.). Сложность системы обслуживания опор и необходимость тщательного ухода — их слабое место. Параметры гидростатических опор, применяемых в России и инофирмах (давление, рабочий зазор и др.), обеспечивают жесткость ниже, чем у роликовых подшипников. Потери на трение увеличиваются с увеличением частоты вращения (рис. 1, в).

Шпиндельные узлы на аэростатических опорах используются при высоких частотах вращения, малой нагрузке, высоких требованиях к шероховатости деталей (шлифование, растачивание, сверление отверстий малого диаметра и др.). Распространенная частота вращения шпинделей 70 000 — 100 000 мин -1 и выше. Жесткость опор — низкая.

Наибольшую частоту вращения обеспечивают шпиндели на электромагнитных опорах. Характерны малые потри на трение, более низкие требования к точности изготовления (зазоры от десятых долей миллиметра до 1,0 мм), возможность точной врезной подачи (в пределах зазора). Требуют системы охлаждения. В целом дороже аэростатических опор.

В табл. 1 приводятся скоростные характеристики опор шпинделей. Наибольшая скоростная характеристика dmn = 4,0 10 6 мм × мин -1 у электромагнитных опор, наименьшая — у гидродинамических:

dmn = (0,8 — 2,0)×10 6 мм-мин -1 ,

где n — частота вращения шпинделя, мин -1 , dm — средний диаметр подшипника, мм. Применяемые шпиндели на гидростатических опорах имеют быстроходность почти в 2 раза меньшую, чем на опорах качения. Низкая быстроходность шпинделей на гидростатических опорах связана с увеличением потерь на трение с ростом частоты вращения (см. рис. 1, в). Они имеют преимущества только на малых скоростях. В то же время потери на трение в подшипниках качения на средних и высоких частотах вращениях меньше, чем в гидростатических.

Скоростные характеристики опор разных типов

Подшипники качения для шпинделей станков должны удовлетворять главным требованиям, предъявляемым к шпиндельным узлам: точность, жесткость, быстроходность. Этим определяются особенности конструкций подшипников качения, применяемых для шпиндельных узлов:

  • жесткие допуски на размеры и форму;
  • большое число тел качения малого диаметра;
  • небольшая высота сечения (малые габаритные размеры);
  • легкие и прочные сепараторы;
  • возможность создания предварительного натяга.

Для опор шпинделей применяются шариковые радиально-упорные, роликовые подшипники с цилиндрическими или коническими роликами; реже — игольчатые подшипники. В целом шариковые подшипники более быстроходные, но имеют малую жесткость; роликовые — менее быстроходные, имеют высокую жесткость. С учетом требований точности, жесткости, быстроходности подшипники выполняются разных модификаций и конструкций.

В России и за рубежом ряд известных фирм выпускают для шпиндельных узлов металлорежущих станков основные типы подшипников или специализируются на оригинальных конструкциях: FAG (Германия), SKF (Швеция), Timken (США), Nadella (Франция), Gamet (Франция) и др. Для удобства сравнительной оценки конструкций будем ориентироваться на фирму SKF, которая в настоящее время имеет достаточно полную гамму модификаций подшипников качения для шпинделей станков, удовлетворяющих разным требованиям, и при необходимости использовать информацию других иностранных фирм и России.

Подшипники для шпиндельных узлов

Радиально-упорные шарикоподшипники

Воспринимают радиальную и осевую нагрузку. При необходимости отдельные подшипники в опорах полностью освобождаются от радиальной (установка с зазором на валу или в корпусе) и воспринимают только осевую нагрузку. При больших осевых силах используются подшипники с большим углом контакта α = 25°, при высоких частотах вращения — с малым углом контакта α= 15°. В целом радиально-упорные шарикоподшипники применяются для быстроходных и менее нагруженных шпиндельных узлов, и показатель быстроходности оценивается в диапазоне dmn = (1,0 — 2,5) × 106 мм-мин -1 , dm = (dH + dв)/2; dH — наружный и dB — внутренний диаметры подшипника, мм.

Радиальная жесткость шарикоподшипниковых опор многократно ниже роликовых: в 5 раз при диаметре шпинделя dшп = 50 мм и в 14 раз при dшп = 160 мм при нормальном исполнении. Эта разница может увеличиваться за счет изменения диаметра шариков dm при неизменном внутреннем или наружном диаметре подшипника.

На рис. 2, а показаны основные типы подшипников фирмы SKF, применяемые для шпиндельных узлов. Типы подшипников от 719CD до 11ACD имеют одинаковый внутренний диаметр, но разные диаметры шариков. Одновременное уменьшение диаметра шариков и увеличение их числа увеличивает жесткость и быстроходность, снижает температуру подшипников при одновременном уменьшении радиальных габаритов. На рис. 2, б показаны подшипники с керамическими телами качения (НС).

Роликовые подшипники

Двухрядные цилиндро-роликовые подшипники, тип NN30K (см. рис. 2, а) с раздельными сепараторами для каждого ряда роликов, предназначены для восприятия только радиальной нагрузки. Внутренняя поверхность наружного кольца — гладкая. Благодаря этому при тепловых деформациях шпиндель может смещаться вдоль оси вместе с внутренним кольцом подшипника и роликами относительно наружного кольца.

Основные типы подшипников качения, применяемые для шпиндельных узлов станков: а — стальные тела качения; б — керамические тела качения.

Тип NN30К и его отечественный аналог, серия 3182120, отличаются высокой жесткостью, но более низкими показателями быстроходности dmn = 0,7×10 6 мм×мин -1 . Тип NNUA9BK (см. рис. 2, а) характеризуется еще более высокой жесткостью, имеет меньшее сечение, применяется для шпиндельных узлов тяжелых станков. Однорядные роликовые подшипники типа N10AKи N19АК (см. рис. 2, а) — альтернатива двухрядным, их быстроходность выше, а жесткость ниже.

Подшипники с коническими роликами близки по характеристикам к цилиндро-роликовым, но имеют большие потери на трение. В России широко известны подшипники типа Garnet однорядные и двухрядные (рис. 3), в том числе с буртом (рис. 3, а, г), воспринимающие радиальную и осевую нагрузку.

Подшипники Gamet

Упорно-радиальные подшипники

Упорно-радиальные подшипники с углом контакта α = 60°, тип 2344 (см. рис. 2, а) работают в паре с двухрядным цилиндро-роликовыми подшипником и воспринимают только осевую нагрузку. Ранее для этих целей применялись радиально-упорные и упорные шарикоподшипники. С появлением подшипников типа 2344 последние практически не применяются в шпиндельных узлах из-за низкой точности и быстроходности. Примерное соотношение осевой жесткости упорных ку, упорно-радиальных кур и радиально-упорных кру подшипников: ку : кур : кру = 2,1:1,8:1. Упорно-радиальные подшипники мало уступают по жесткости упорным шариковым и превосходят их по быстроходности в 1,5 раза. Для увеличения частоты вращения применяются подшипники ВТА-А и ВТА-В (см. рис. 2 а), с углами контакта соответственно 30 и 40°, но их осевая жесткость ниже на 55 и 44% по отношению к типу 2344. Размер распорной втулки между внутренними кольцами настроен на определенную величину предварительного натяга.

Гибридные (керамические) подшипники

Они состоят из стальных колец и керамических шариков. Фирма SKF выпускает пять типов радиально-упорных гибридных подшипников и тип ВТА-А (рис. 2, б). Материал шариков — нитрид кремния Si3N4. Он имеет высокий модуль упругости Е = 3,15 × 10 5 Н/мм 2 ; низкую плотность рк = 3,2 г/см 3 ; низкий коэффициент линейного расширения ак = 0,29-10 -5 ; низкий коэффициент трения, повышенную износостойкость. Благоприятные свойства материала шариков обеспечивают гибридным подшипникам более высокую жесткость (на 10%), быстроходность, меньшие потери на трение и тепловыделение, но они существенно дороже.

Схемы компоновки опор на радиально-упорных шарикоподшипниках

Компоновка осуществляется по трем основным схемам: О-образной (О), когда наружные кольца соприкасаются широкими торцами (рис. 4, а); X-образной (X), когда наружные кольца соприкасаются узкими торцами (рис. 4, б); тандем (T), когда последовательно соприкасаются узкие торцы с широкими (рис. 4, в). На всех схемах показаны начальные зазоры б (рисунок слева), которые выбираются при монтаже (рисунок справа), обеспечивая заданный предварительный натяг в подшипниках.

Схемы компоновки опор шпинделей

Опоры по схемам О и X позволяют воспринимать двухстороннюю нагрузку и, следовательно, фиксировать шпиндель в осевом направлении. Опора по схеме Т позволяет воспринимать только одностороннюю осевую силу, но большую по величине, чем по первым двум схемам.

Если в каждой из двух опор шпинделя подшипники устанавливаются по схеме Т, то наружные кольца жестко фиксируются в корпусе шпинделя. Тепловое удлинение шпинделя уменьшает преднатяг. Но радиальное тепловое смещение увеличивает преднатяг. Используя эти свойства, выбором конструкции шпиндельного узла можно сохранить преднатяг в узком диапазоне.

При компоновке шпиндельного узла по схеме О достаточно жестко зафиксировать наружные кольца подшипников можно только в передней опоре. В задней опоре они должны быть плавающими. Радиальная жесткость для схем Т и О одинакова. Осевая жесткость для них различается: для схемы Т она существенно выше.

По данным фирмы FAG компоновка по схеме Т уменьшает длину консоли, увеличивает жесткость шпиндельного узла, быстроходность шпинделя по отношению к схеме О, но строгих доказательств не приводится. Одновременно первая схема отличается простотой монтажа, удобством установки устройства предварительного натяга и управления его величиной.

В одной опоре устанавливают до пяти радиально-упорных шарикоподшипников, включающих одну или все схемы компоновки. Увеличение числа подшипников обычно оправдывают необходимостью увеличения радиальной и осевой жесткости опор.

В целом с увеличением числа подшипников в опоре и предварительного натяга допускаемая быстроходность снижается. Коэффициент снижения быстроходности для разных схем компоновки опор приводится в табл. 2.

Коэффициент снижения быстроходности

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Опора — шпиндель

В опорах шпинделя / установлены гидродинамические подшипники скольжения 4 и 10 типа ЛОН-58, разработанные в ЭНИМСе. Опорные сегменты 4а благодаря упругим ножкам имеют возможность самоустанавливаться в направлении вращения шпинделя и вдоль оси, что позволяет избежать увеличения кромочных давлений при несоосности рабочих поверхностей. Регулирование радиального зазора осуществляют упругим сжатием по торцам гайками 5 к 12 оснований, имеющих форму арки. Опорные сегменты работают в масле. Крышка 9 и кольцо / / удерживают подшипник 10 от осевого смещения. Шкиву 8 сообщается вращения от коробки скоростей, находящейся отдельно в станине станка. [31]

В опорах шпинделей металлорежущих станков применяются вкладыши с конической наружной поверхностью; зазор между валом и вкладышем регулируется осевым перемещением втулки в корпусе ( фиг. Вкладыш имеет несколько надрезов и одну прорезь вдоль образующих. При затягивании гаек вкладыш сжимается. [32]

Смотрите так же:  Штраф гибдд снимают с карточки

В опорах шпинделей металлорежущих станков мод 5В373П, 5В345П, ЗН163С, ХШ1 — 31 и др. используют гидростатические подшипники, которые обеспечивают сохранение расчетных характеристик по нагрузочной способности и жесткости в опорах. Смазочное масло ( кроме создания рабочего давления в опоре) обеспечивает отвод теплоты от деталей станка и защищает их от коррозии. Масло для смазывания гидростатических опар шпинделя станка выбирают с учетом условий их работы. Так, при увеличении скорости скольжения рекомендуются менее вязкие масла и, наоборот. [33]

В опорах шпинделей сферические подшипники применяются в настоящее время редко, главным образом-в опорах внутришлифовальных шпинделей для малых отверстий; в этих случаях осевые усилия настолько малы, что применение сферических шарикоподшипников допустимо и при ок утствии подпятника. В других случаях выбор подшипников этого типа обусловлен тем, что при габаритах, одинаковых с однорядными радиальными шариковыми, они допускают несколько большую нагрузку. Наконец, имеет значение и возможность некоторого уменьшения наружного диаметра подшипника по сравнению с однорядным шариковым за счет увеличения ширины колен. Пример такого конструктивного решения показан на фиг. Втулка а между подшипниками передней опоры, удерживающая их внутренние кольца на определенном расстоянии одно от другого, служит одновременно дли уменьшения чрезмерно большой емкости камеры для консистентной мази. [34]

В опорах шпинделей металлорежущих станков мод 5В373П, 5В345П, ЗН163С, ХШ1 — 31 и др. используют гидростатические подшипники, которые обеспечивают сохранение расчетных характеристик по нагрузочной способности и жесткости в опорах. Смазочное масло ( кроме создания рабочего давления в опоре) обеспечивает отвод теплоты от деталей станка и защищает их от коррозии. Масло для смазывания гидростатических опор шпинделя станка выбирают с учетом условий их работы. Так, при увеличении скорости скольжения рекомендуются менее вязкие масла и, наоборот. [35]

В опорах шпинделя установлены точные подшипники по два в каждой опоре. [36]

В опорах шпинделей применяются подшипники качения различных типов: шариковые радиальные, шариковые радиально-упорные, роликовые цилиндрические, роликовые конические, специальные двухрядные роликовые подшипники с коническим отверстием внутреннего кольца, игольчатые. [38]

Шпиндель и опоры шпинделя лобовых станков работают в очень неблагоприятных условиях и быстро выходят из строя вследствие консольного расположения обрабатываемых деталей, имеющих большой вес. [39]

Так как опоры шпинделей головки находятся, как правило, в различных частях корпуса, то эти части должны быть точно сцентрированы относительно друг друга и зафиксированы в определенном угловом положении. Центрирование частей корпуса осуществляется концентрическими выточками и выступами, создаваемыми на каждой части корпуса, фиксация углового положения — штифтами ( см. фиг. [40]

В качестве опор шпинделей шлифовальных станков применяются подшипники скольжения и подшипники качения. [41]

В качестве опор Шпинделей обычно применяют регулируемые подшипники скольжения. [43]

По типу опор шпинделя подразделяют на работающие на опорах качения и опорах скольжения. В первом случае к шпинделям предъявляют требования жесткости и прочности, а во втором, кроме этого, — и износостойкости. [44]

Научная электронная библиотека

Космынин А. В., Виноградова С. В., Виноградов В. С., Щетинин В. С., Смирнов А. В.,

1.1. Область применения газовых опор в станкостроении

Исследования показывают, что шпиндельный узел до 80 % определяет точность обработки. Поскольку движение формообразования осуществляется шпинделем и шпиндельными подшипниками, то именно они вносят решающий вклад в выходные характеристики. Поэтому исследованию процессов, происходящих в ШУ, уделяется особое внимание.

Основные требования к шпиндельным узлам и их опорам сформулированы в работах Ачеркана Н.С. [2], Бальмонта В.Б. [3-6], Бушуева В.В. [7], Джонса А. [8, 9], Диментберга Ф.М. [10], Зверева И.А. [11-15], Каминской В.В. [16], Кедрова С.С. [17], Кудинова В.А. [18-21], Левиной З.М. [22-24], Лизогуба В.А. [25, 26], Маслова Г.С. [27], Маталина А.А. [28, 29], Оптица Г. [30], Пальмгрена А. [31], Пинегина С.В. [32-34], Портмана В.Т. [35, 36], Проникова А.С. [37-40], Пуша А.В. [41-46], Пуша В.Э. [47], Решетова Д.Н. [48-50], Фигатнера А.М. [51-53], Хомякова В.С [54,55] и других ученых.

В современных конструкциях ШУ применяют опоры качения, керамические, гидродинамические, гидростатические, электромагнитные и газостатические подшипники. Каждый тип шпиндельных опор имеет свои преимущества и недостатки, которые в совокупности определяют область их рационального использования в ШУ. При выборе типа опор в зависимости от требуемой точности обработки и частоты вращения [56] можно пользоваться данными табл. 1.1.

Применению шпинделей на опорах качения (до 95 % всех станков) во многих случаях способствуют хорошо налаженное на специализированных заводах производство шарикоподшипников и простота их замены. В то же время ШУ на опорах качения имеют существенные недостатки, к числу которых относится низкая точность вращения по сравнения с другими типами шпиндельных опор и потеря заданной точности, наступающая после 1000. 2000 ч работы ШУ [41].

Тип подшипниковых опор

Модель / Мощность холостого хода N, кВт

Радиальное и осевое биение шпинделя Δ, мкм

Шероховатость обработанной поверхности Rа, мкм

обработаннойповерхности Δr, мкм

Скоростной параметр d×n,
мм×мин -1

Подшипники с воздушной смазкой

В связи с этим интересными представляются данные работы [57], в которой исследовалось влияние ШУ станка мод. 16К20ВФ1 на точность обработки при чистовых и получистовых режимах. Получено, что доля погрешности ШУ составляет:

— по отклонению от округлости — 86 %;

— по точности радиального размера — 74 % (с учетом смещения траектории оси шпинделя во времени);

— по волнистости поверхности — 82 %.

Следует также отметить, что подшипники качения недостаточно надежны при высоких скоростях и динамических нагрузках. Они не пригодны в тех случаях, когда для удобства монтажа и демонтажа нужны разъемные опоры. При их использовании не всегда удается удовлетворить санитарным нормам по уровню звуковой мощности и требованиям химической и тепловой стойкости узлов.

Для высокоскоростных шпинделей повышенной точности применяют гибридные шарикоподшипники со стальными кольцами и керамическими шарами. Шарики изготовлены из нитрида кремния. По сравнению с обычными цельностальными подшипниками гибридные подшипники отличаются следующими преимуществами: пониженным износом, повышенной жесткостью, малым трением, высокой эксплуатационной надёжностью, небольшой вибрацией, увеличенной точностью, повышенной долговечностью.

Несмотря на достоинства керамики, её сравнительно высокая хрупкость и склонность к разрушению под действием термического удара пока ограничивают возможности её использования. Мельчайшие примеси, дефекты изготовления, и неоднородность структуры материала способствуют образованию и распространению трещин в керамических изделиях.

Гидродинамические опоры применяются в ШУ, когда необходимо обеспечить высокие и постоянные скорости вращения шпинделя, что обеспечивает требуемую точность обработки. Однако широкого применения они не получили, что объясняется изнашиванием опор во время пуска и остановки, ограниченной жесткостью, необходимостью подкачки масла, нестабильностью положения шпинделя при изменении частоты вращения, технологическими сложностями при изготовлении опор и установки шпинделя в опоры [41].

Шпиндельные опоры на гидростатической смазке достаточно широко используются в металлообрабатывающих станках [7]. Это связано с высокой точностью вращения шпинделя, высокой несущей и демпфирующей способностью смазочного слоя, а также отсутствием изнашивания таких опор, что обеспечивает им практически неограниченную долговечность.

Вместе с тем, повышение требований к быстроходности и точности станков выявило существенный недостаток и опор скольжения с жидкой смазкой (как гидродинамических, так и гидростатических), состоящий в значительном выделении тепла в результате относительного скольжения слоев смазки, так как мощность, затрачиваемая на трение, пропорциональна вязкости смазки и квадрату скорости вращения. Это вынуждает усложнять систему охлаждения. Следствием указанного недостатка являются, например, тепловые деформации высокоточных круглошлифовальных станков, вызванные выделением тепла в гидростатических подшипниках шлифовальной бабки [1]. Для ШУ с такими подшипниками требуется еще и тепловой расчет.

Кроме того, недостатком опор с жидкой смазкой является и невысокая ремонтопригодность, обусловленная отсутствием надежных рекомендаций по выбору оптимального сочетания применяемых материалов пары трения вал — подшипник [58].

Шпиндели на электромагнитных опорах пока не нашли широкого примения в ШУ вследствие сложности и высокой стоимости как самих шпинделей, так и электронных систем управления, необходимых для питания опор током [59].

Шпиндельные узлы с опорами на газовой смазке способны работать надёжно и долговечно при большой окружной скорости и обладают целым рядом преимуществ перед другими видами опор.

Главные их достоинства — стабильность вращения [60] и возможность достижения высоких значений быстроходности до 2,5×10 6 мм/мин. Это в 1,5. 2 раза превышает значения быстроходности опор качения и подшипников скольжения на гидростатической смазке [61].

Исследования газовых опор показали, что минимальные потери на трение, а, следовательно, и незначительное тепловыделение, являющиеся следствием малой вязкости газов, позволяют, с одной стороны, достигать очень больших скоростей вращения (до 500000 мин -1 и более), а с другой — осуществлять перемещения с минимальной скоростью скольжения. Подшипники с газовой смазкой, не теряя своих эксплуатационных качеств, могут работать в широком диапазоне температур и давлений. Кроме того, у правильно рассчитанных и с необходимой точностью изготовленных узлов на опорах с газовой смазкой износ рабочих поверхностей практически отсутствует.

Опыт эксплуатации ШУ шлифовальных станков с опорами различных типов показывает, что в ряде случаев применение газостатических опор более предпочтительно, поскольку такие опоры способны, из-за усредняющего эффекта газового слоя, обеспечить точность вращения шпинделя, равную 0,02. 0,04 мкм.

К достоинствам шпиндельных опор на газовой смазке также следует отнести:

— упрощение конструкции шпиндельного узла: сравнительно малое количество деталей простых конфигураций, изготовленных из распространенных недорогих материалов;

— повышенное давление на выходе из зазора, что предохраняет рабочие поверхности подшипников от загрязнения;

— отсутствие металлического контакта, что исключает износ опор и, как следствие, обеспечивает высокую долговечность при неизменном качестве шлифования. По данным ЭНИМС [62] срок службы внутришлифовальных шпинделей на газовых опорах составляет 15000. 20000 часов;

— низкий уровень вибраций и звуковой мощности [63];

— возможность балансировки шлифовального круга непосредственно на шпинделе;

— отсутствие опасности загрязнения выпускаемой продукции и окружающего воздуха смазкой;

— экономия на смазке, устройствах её подачи, очистки и охлаждения, уплотнениях;

— малый расход мощности в связи с небольшим сопротивлением движению.

В связи с этим, применению подшипников на газовой смазке в качестве опор шпинделей металлорежущих станков уделяется постоянное внимание. Рассмотрим некоторые конкретные примеры использования газостатических опор в современных металлообрабатывающих станках.

Наиболее рациональная область применения шпинделей на газовых опорах — внутреннее шлифование при повышенных требованиях к шероховатости (Ra ≤ 0,08 мкм) [64]. При этом, такие опоры могут применяться как в шпинделях круга, так и в шпинделях изделия [60].

Первые ШУ на опорах с воздушной смазкой в нашей стране были созданы в ЭНИМСе под руководством С.А. Шейнберга [60]. Дальнейшее развитие конструкций шпиндельных узлов пошло по пути их применения в станках высокой и особо высокой точности (шлифовальные [65-69], токарные [70], отделочно-расточные [41]), мастер-станках (станки для обработки элементов оптических систем [71], деталей приборов и ЭВМ [72-74], токарные станки), тяжелых и особо тяжелых станках (станки для обработки элементов оптических систем) [75].

Смотрите так же:  Игрушки и пособия для детского сада под редакцией изгаршевой

В работе [76] представлены конструкции шпинделей с планетарным движением для координатно-шлифовальных станков. В разработанной конструкции ШУ пневмопривод и опоры с воздушной смазкой органично сочетаются с пневматическим коллектором, взвешенным на воздушном слое и передающим воздух (для смазывания опор и питания турбины) к вращающемуся шпинделю.

В ЭНИМСе на базе универсального круглошлифовального станка нормальной точности создан универсальный круглошлифовальный станок высокой точности, у которого шпиндели шлифовального круга и изделия, электродвигатель и каретка поперечной подачи установлены на аэростатических опорах [77].

Также спроектированы и изготовлены круглошлифовальный, внутришлифовальный и центрошлифовальный станки со шпинделем изделия и шпинделем шлифовального круга на опорах с воздушной смазкой. Станки обеспечивают получение чистоты не менее 11-го класса; отклонение от круглости не более 0,4 мкм.

Московским заводом скоростных прецизионных электроприводов совместно с ЭНИМС разработаны и поставлены промышленности несколько гамм внутришлифовальных шпинделей, различающихся типом привода, пределами частот вращения, мощностью и назначением [70]. Внутришлифовальные электрошпиндели с фланцевым корпусом мод. А90/120 (90000-120000 мин -1 ; 0,8 кВт) и мод. А120/150 (120000 — 150000 мин -1 ; 0,6 кВт) применяют в качестве главного привода при особо точных работах, а также в автоматах для шлифования колец приборных подшипников.

Гамма электрошпинделей моделей А36/3,0; А48/1,1; А72/0,6; А96/0,4; А120/0,18 и А144/0,12 имеет частоту вращения от 36000 до 144000 мин -1 при номинальной мощности на валу от 0,12 до 3,0 кВт. Такие электрошпиндели используются во внутришлифовальных станках в условиях крупносерийного и массового производства. Применение их обеспечивает шлифование с повышенной производительностью, точностью и чистотой поверхности 10-13-го класса.

Гамма электрошпинделей А24/11, А24/25, А48/7 и А 48/15 для скоростного внутреннего шлифования имеет пределы частоты вращения от 24000 до 48000 мин -1 , номинальную мощность на валу 7,5. 25 кВт. Электрошпиндели предназначены для скоростного шлифования колец шарикоподшипников в автоматическом режиме.

Гамма пневмошпинделей моделей А20/40; А30/100; А70/150 и А150/300 имеет пределы частоты вращения от 20000 до 300000 мин -1 при полезной мощности от 0,02 до 0,5 кВт. Такие пневмошпиндели применяют в универсальных внутришлифовальных станках моделей 3К225В, 3К225А, 3В110А, МА3Б11А и др. Пневмошпиндели моделей КА15/30 и КА30/90 применяют в координатно-шлифовальных станках (в том числе моделей 3А282 и 3А289), а также в станках, где шлифовальный круг кроме вращения имеет и планетарное движение, например, в широкоуниверсальных фрезерных станках мод. 6А75МВ.

Представляет интерес пневмошпиндель мод. ЛГО-5 на опорах с воздушной смазкой, разработанный в ГосНИИмаше и предназначенный для сверления малых отверстий диаметром 0,1. 1,2 мм в металлах и неметаллах; частота вращения 20000. 120000 мин -1 ; полезная мощность 0,15 кВт.

Освоен промышленностью токарный станок мод. С218-60, предназначенный для двустороннего растачивания отверстий, подрезки торцов и обтачивания цапф. Применение опор с воздушной смазкой позволило создать полую шпиндельную бабку для обработки деталей с двух сторон за одну установку [70].

Круглошлифовальный станок мод. КШ-40, предназначенный для прецизионного наружного и внутреннего шлифования цилиндрических, конических и торцовых поверхностей, имеет шпиндели шлифовального круга и изделия, смонтированные на опорах с воздушной смазкой. Применение опор с воздушной смазкой в шлифовальном шпинделе на станке мод. ШАГ-2 для шлифования алмазных граней позволило увеличить производительность труда на 40. 50 % [70].

Важной областью применения шпинделей на опорах с газовой смазкой является обработка хрупких неметаллических материалов, а также контурное фрезерование печатных плат и сверление в них отверстий диаметром 0,3. 3 мм [78].

Интересных результатов достигли зарубежные фирмы.

Компания GMN Paul Muller Industrie GmbH and Co.KG, отвечая последним требованиям рынка, предлагает оптические шпиндели с воздушными подшипниками, работающими со скоростью до 160000 мин -1 .

Благодаря дальнейшей оптимизации газовых опор, GMN преуспел в том, что разработал так называемые гибридные воздушные подшипники, являясь в настоящее время их единственным производителем. При наборе скорости и замедлении шпинделя воздушная подушка создается компрессором. После достижения определенной скорости компрессор выключается, и ротор держится на поверхности благодаря динамически произведенной подушке давления.

Области применения оптических шпинделей GMN представлены в табл. 1.2.

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и .

Требования, предъявляемые к опорам шпинделей

Роликовые радиальные подшипники предъявляют высокие требования к соосности посадочных мест. Подшипники с модифицированным контактом (ролики или дорожки качения делают с выпуклой образующей различной конфигурации например, ролик может иметь «логарифмический» профиль) допускают незначительные взаимные перекосы колец. Двухрядные роликовые подшипники применяют в опорах шпинделей станков с целью обеспечения высокой жесткости и точности вращения. [c.141]

По типу опор шпиндели подразделяют на работающие на опорах качения и опорах скольжения. В первом случае к шпинделям предъявляют требования жесткости и прочности, а во втором, кроме этого, и износостойкости. [c.442]

Шпиндель современного металлорежущего станка занимает особое место в-кинематической цепи станка, так как от него зависит не только передача вращательного движения обрабатываемой заготовке или инструменту, но и качество обработки. Он вращается на опорных шейках, являющихся его основными базами, следовательно, от стабильности положения вращающегося в опорах шпинделя зависит качество обработки. Шпиндели работают на опорах качения и опорах скольжения. В первом случае к шпинделям предъявляют требования жесткости и прочности, а во втором, кроме этого, и износостойкости. [c.398]

Как видно из таблиц, кольца, испытывающие местное нагружение, устанавливают на вал или в корпус с посадками, при которых соединение может иметь как зазор, так и натяг. Из числа рекомендуемых менее плотные посадки применяют при легких режимах работы, а также в случаях, когда узел подвергается частым переборкам. Более плотные посадки применяют в узлах, работающих с ударными и вибрационными нагрузками, в случаях применения полых валов и тонкостенных корпусов, а также если корпуса выполняются из легких металлов. В узлах, к которым предъявляются высокие требования к жесткости в радиальном направлении (например, опоры шпинделей станков), при постановке подшипников в корпус обычно применяют посадки Т 1п> Т а, Н На, Па- [c.265]

Подшипники скольжения и качения являются основной частью опоры шпинделя и вала. Основным требованием, предъявляемым к опорам, является обеспечение в течение длительного времени при соответствующих числах оборотов и нагрузках вала достаточной точности движения в радиальном и осевом направлениях. Для опор скольжения долговечность принимается в пределах 8000—10000 ч, а для подшипников качения при нормальной работе 5000 ч. В тех случаях, когда к шпинделям предъявляются более высокие требования точности их работы, подшипники качения необходимо менять чаще. [c.35]

К опорам шпинделей предъявляют следующие основные требования [c.191]

В современном станкостроении предварительный натяг используется главным образом в опорах шпинделей станков высокоточных и нормальной точности. Применение его целесообразно также в опорах делительных валов зуборезных и резьбонарезных станков и вообще всех валов, к жесткости и виброустойчивости которых предъявляются высокие требования. [c.406]

От точности изготовления и монтажа шпиндельного блока в значительной мере зависит точность обрабатываемых деталей. Поэтому к точности изготовления и монтажа шпиндельных блоков предъявляются чрезвычайно высокие требования. Оси вращения шпинделей должны быть точно расположены относительно оси вращения шпиндельного блока и фиксирующих поверхностей гнезд фиксатора. Большое влияние на точность работы автомата оказывают зазоры между шпиндельным блоком и его опорами, которые могут вызывать перекос блока под действием сил резания или при повороте блока. [c.438]

Привод станка состоит из источника энергии (электродвигателя) и устройств, передающих движение от электродвигателя к рабочим органам (шпиндели, суппорты и др.). В станках движение от приводного электродвигателя к узлам осуществляется при помощи ремня, цепи или зубчатых колес (шестерен), которые называются передачами. Они передают вращение с одного вала на другой или превращают вращательное движение в прямолинейное. Валы вращаются в опорах, которые могут быть выполнены в виде подшипников скольжения (рис. 28) или подшипников качения (рис. 29). 1К шпинделю, его приводу и подшипникам предъявляются высокие требования, так как от их точности, правильного регулирования зависит хорошая работа станка, а главное его производительность. Для опор валов и шпинделей чаще применяются подшипники качения, так как в них потери на трение меньше, чем в подшипниках скольжения. [c.41]

Задние бабки, поддерживающие свободный конец обрабатываемой детали, передний конец которой связан со шпинделем, имеют подвижную скалку 2 (рис. IV.47), в переднюю часть которой вставляется неподвижный илц вращающийся центр. У токарных станков средних и больших размеров вращающийся центр выполняется в форме короткого вращающегося шпинделя 1 К опорам вращающегося шпинделя задней бабки предъявляются такие же требования, как к опорам основного шпинделя. [c.628]

Точность геометрических размеров и формы обрабатываемых деталей, а также чистота обрабатываемых поверхностей в значительной степени определяются качеством шпиндельных опор, к которым предъявляются высокие требования в отношении обеспечения точности и стабильности положения оси шпинделя при работе станка на всех предусмотренных его паспортом режимах. [c.22]

Компоновка шпиндельных опор токарных станков. К шпиндельным опорам токарных станков предъявляется ряд требований обеспечение минимального радиального и осевого биений, достаточная радиальная и осевая жесткости, виброустойчивость, относительно малое тепловыделение, стабильное сохранение оси вращения шпинделя, возможность регулирования зазора в подшипниках шпинделя (с наименьшей затратой времени), долговечность, малые потери на трение, возможно меньшие габариты, простота и дешевизна изготовления, сборки и ремонта и сохранение жидкостного трения в подшипниках скольжения для точных станков — возможно меньшие тепловые деформации шпинделя в осевом направлении—в сторону детали. [c.189]

К узлу шпинделя любого станка предъявляются высокие требования по точности вращения и жесткости опор, к поэтому этот узел обкатывают особо тщательно. [c.23]

К шлифовальным станкам, выполняющим финишные операции, предъявляются высокие требования. Точность обработки изделий на этих станках в основном зависит от состояния направляющих станины, кареток, передних и задних бабок, а также точности расположения осей шпинделей и состояния их подшипниковых опор. Поэтому ремонт таких станков имеет определенную специфику. [c.267]

Собранный после ремонта станок подвергают обкатке (приработке), целью которой является улучшение качества поверхности трения. Приработка особенно важна для втулок, подшипников, зубчатых колес и других подобных деталей, а также направляющих. Вначале шпиндель обкатывают на холостом ходу, а затем — с приложением нагрузки, которую постепенно увеличивают. Длительность процесса обкатки зависит в основном от качества пригонки сопряженных поверхностей. Чем лучше произведена пригонка, тем меньше времени нужно на приработку. К сборочной единице шпинделя любого станка предъявляются высокие требования по точности вращения и жесткости опор и поэтому эту сборочную единицу обкатывают особо тщательно. [c.65]

Смотрите так же:  Штраф 12 16

Несущей системой будем называть совокупность деталей и узлов станка, обеспечивающих правильное взаимное расположение инструмента и обрабатываемой детали под действием силовых и температурных возмущений. В несущую систему станка обычно входят шпиндель с опорами и набор базовых деталей (узлов) между инструментом и обрабатываемой деталью (рис. 87). Свойства несущей системы существенно зависят от характера подвижных и неподвижных соединений базовых деталей. Шпиндельные узлы и направляющие прямолинейного движения рассмотрены в отдельных главах, поэтому здесь главное внимание уделено базовым деталям и их неподвижным соединениям, К несущей системе станка предъявляют следующие основные требования [c.105]

От подшипников качения, работающих в различных механизмах и машинах, требуется различная точность. Подшипники редукторов, коробок скоростей и аналогичных механизмов промышленного оборудования, компрессоров и тому подобных машин должны иметь одну точность. Значительно большая точность требуется от подшипников, на которых устанавливаются шпиндели, при этом чем меньшее допускается биение шпинделя, тем точнее должен быть подшипник. Высокоскоростные механизмы с числом оборотов 10 ООО об]мин и выше требуют также повышенной точности опор. Наоборот, к подшипникам рольгангов, роликов транспортеров, блоков и лебедок предъявляются пониженные требования. Чтобы удовлетворить запросы промышленности, ГОСТ 520—55 устанавливает следующие классы точности подшипников в зави- [c.91]

На фрезерных станках с ЧПУ, как правило, используют упрощенные по конструкции приспособления. Однако к ним предъявляют повышенные требования по точности и жесткости. Базирование плоских и корпусных деталей, имеющих обработанные базовые поверхности, осуществляют по трем плоскостям (в координатный угол) плоскости и двум отверстиям плоскости и отверстию. Для сокращения времени установки заготовок на столе станка или в приспособлении их базируют в координатный угол с помощью опор / и 2 (рис. 17.48, а). Эти опоры, базирующие заготовку на столе станка соответственно по направляющей и опорной базовым поверхностям, устанавливают и крепят в Т-образных пазах стола станка (рис. 17.48,6). Стол станка перемещают в крайнее поперечное положение, при котором индикатор 3 отсчетной системы дает нулевое показание по оси У. Затем в шпиндель станка устанавливают контрольную оправку 4, измеряют расстояние от нее до установочной поверхности опоры /. Это расстояние равно у — /2, где й — диаметр оправки (рис. 17.48, в). Далее стол перемещают в крайнее [c.396]

Точность вращения, жесткость и виброустойчивость шпинделей во многом зависят от типа опор, В качестве опор применяют прецизионные подшипники качения и подшипники скольжения с жидкостным трением, к которым предъявляют следующие требования. [c.27]

Подшипники качения в качестве опор шпинделей широко применяют в станках разных типов. К точности вращения шпинделей предъявляют повышенные требования, поэтому в их опорах применяют подш ипники высоких классов точности, устанавливаемые с предварительным натягом, который позволяет устранить вредное влияние зазоров. Натяг в радиально-упорных шариковых и конических роликовых подшипниках создается при их парной установке в результате осевого смещения внутренних колец относительно наружных. [c.119]

Шпиндель шлифовального круга — одна из наиболее ответственных деталей шлифовального станка. От конструкции итинде-ля и его опор зависит точность размеров и форм шлифуемых деталей, а также чистота шлифуемой поверхности, К шлифовальным шпинделям предъявляются особо высокие требования по жесткости, виброустойчивости, прочности и износостойкости трущихся поверхностей. Шпиндель шлифовального круга устанавливается в подшипниках, смонтированных в корпусе шлифовальной бабки. Подшипниковые опоры шпинделей должны обеспечить 1) точное сохранение положения оси вращения шпинделя круга 2) минимальные перемещения шпинделя как в радиальном, так и в осевом направлениях не более допустимых пределов (0,005—0,01 мм) 3) минимальный нагрев в условиях длительной эксплуатации 4) легкую, надежную и точную регулировку 5) отсутствие вибраций (колебаний во время работы) 6) надежную защиту подшипников от попадания в них абразивной и металлической пыли, грязи, охлаждающей жидкости и т. п. [c.39]

К опорам шпинделей предъявляются eдyющиe основные требования [c.419]

О качестве металлорежущего станка (конструкции его, обработке деталей, сборке) можно судить по достигнутой жесткости его. Сравнение жесткости станка после ремонта с первоначальной жесткостью нового станка позволяет в значительной степени оценить качество выполнения слесарно-сборочных работ при релюнте. Жесткость станка выражается величиной нагрузки, приложенной к частям станка, несущим инструмент и заготовку, и вызывающей определенные изменения в их взаиморасположении. Например, под действием усилий резания на токарном станке суппорт и шпиндель отжимаются от своих первоначальных положений. Отношение составляющей усилия резания, отжимающей суппорт и шпиндель в определенном направлении, выраженное в кгс, к величине их отжатия под действием этих усилий (в мм) определяет жесткость этих узлов станка, выраженную в кгс/мм. Чем больше жесткость станка, тем большая точность обеспечивается при работе на станке, тем стабильнее результаты обработки. Поэтому современное станкостроение стремится к созданию максимально жестких станков. С этой целью выбираются конструкции с короткими кинематическими цепями, с наименьшим числом подвижных соединений. При конструировании узлов стремятся избегать решений, при которых создаются консольные детали с большими вылетами. Для повышения жесткости к взаимной пригонке соединений предъявляются повышенные требования уменьшают зазоры между деталями опоры шпинделей выбирают достаточно мощными, поддающимися тонкой регулировке, и т. д. Эти принципы должны учитываться и при ремонте станка с тем, чтобы жесткость его после ремонта по возможности повышалась. [c.281]

В некоторых станках коробка подач, напротив, содержит вспомогательные базовые поверхности для деталей, на которые опирается обрабатываемая заготовка. Например, коробка 1>руговых лодач в бабке изделия круглошлифовального станка имеет отверстия под опоры шпинделя изделия. Так как погрешности изготовления корпуса такой коробки могут непосредственно влиять на точность формы изделия, отшлифованного на станке, то естественно, что к точности изготовления этого корпуса должны быть предъявлены требования значительно более строгие, чем, например, к корпусу коробки подач токарного, фрезерного, сверлильного или строгального станка. [c.300]

Шпиндель шлифовального круга — одна из ответственных деталей любого шлифовального станка. К шпинделям предъявляют высокие требования по жесткости, виброустойчивости, прочности и износостойкости тру1цихся поверхностей. Шпиндель установлен в подшипниках в корпусе шлифовальной бабки (рис. 13.18). Опоры щпинделя должны обеспечивать его стабильное положение под нагрузкой как в осевом, так и в радиальном направлении в процессе длительной эксплуатации. Опорами шпинделей являются подшипники скольжения и качения. Применяют также гидродинамический подшипник скольжения (рис, 13.19). Во втулке 4 размещены пять самоустанавливающихся вкладышей 5, каждый из которых опирается на сферическую опору в виде штыря 3. Последний закреплен во втулке винтами 2 с шайбой /. Вкладыши устанавливают сферическими опорами в направлении вращения шпинделя бив направлении его оси. В прецизионных шлифовальных станках применяют гидростатические подшипники, преимуществами которых (по сравнению с гидродинамическими) являются независимость положения оси шпинделя от частоты его вращения и вязкости масла и постоянство оси вращения шпииде ля (биение оси щпинделя не превышает 0,1 мкм). В шлифовальных станках применяют также аэростатические подшипники (рис, 13.20). Шпиндель 1 взвешивается в потоке сжатого воздуха, который подается от воздушной сети через внутренние каналы корпуса 2 и отделяется таким образом от поверхности подшипника 3. Вследствие этого уменьшаются износ и нагрев подшипников, трение и обеспечивается стабильное положение шпинделя. [c.228]

Шпиндельные узлы шлифовального и ведущего кругов являются узлами, определяющими качество обрабатываемых деталей. К ним предъявляются исключительно высокие требования по динамическим и статическим показателям. Расположение кругов на шпинделях может бьггь консольное или портальное (между опорами шпинделей). Второй случай применяется обычно на станках с широкими кругами. [c.144]

К игаинделю, его приводу и подшипникам предъявляются высокие требования, так как от их точности, правильного регулировали зависит работа станка, а главное, его производи-тельностьГДля опор валов и шпинделей чаще применяются подшипники качения, так как в них потери на трение меньше, чем в подшипниках скольжения. [c.38]

Технические условия, относяпщеся к точности изготовления и сборки коробок скоростей станков, имеюг целью главным образом обеспечить хорошую работу ее передач и надежную опору всех ее валиков и особенно шпинделя поэтому допуски на неточность обработки корпуса сообразуются, во-первых, с типом передач и подшипников коробки, во-вторых, с теми требованиями, когорые предъявляются к точности и к степени чистоты поверхности изделий, обработанных на станке. [c.275]

Отжим шпинделя под нагрузкой на 60 -70 % зависит от деформации колонны, вследствие чего к ней предъявляются повьпненные требования по жесткости. Наиболее распространена конструкция с внутренней неподвижной колонной и смонтированной на ней на опорах качения наружной цилиндрической гильзой (рис. 1.13.3). Такая конструищя обеспечивает высокую жесткость, возможность компенсации прогиба внутренней колонны от веса рукава и сверлильной головки путем использования эксцентриковой шайбы в верхней опоре и постоянство вертикального положения оси шпинделя при повороте рукава вокруг колонны. Наружная цилиндрическая поверхность гильзы колонны является направляющей для вертикального перемещения рукава, которое обьино осуществляется с помощью винтового механизма. [c.419]

Смотреть страницы где упоминается термин Требования, предъявляемые к опорам шпинделей : [c.38] [c.261] [c.102] Смотреть главы в:

Другие публикации:

  • Оформить заявку на кредит во все банки наличными Во все банки вашего города Вероятность получения кредита до 90% Рассмотрение заявки за 30 минут Выдача кредита в день подачи заявки Оформить кредит Заполните онлайн заявку за 5 минут Сразу в несколько банков. Быстро, до 2 000 000 рублей, без […]
  • Пособие рождение 2011 "Детские" выплаты: пособия, материнский капитал. 2010- 2011 год В 2010 году в области социальной защиты и поддержки граждан, имеющих детей, были произведены значительные изменения в Российском законодательстве. Журнал ?Я-мама? подводит итоги, напоминая […]
  • Республиканский материнский капитал 2019 Республиканский материнский капитал "Семья" в Саха (Якутия) и Якутске в 2019 году Республиканский материнский капитал "Семья" в Саха (Якутия) принят Законом Республики Саха (Якутия) от 16.06.2011 г. N 803-IV "О республиканском материнском капитале "Семья", в […]
  • Как вернуть в магазин дубленку Как вернуть дубленку магазин, если она очень холодная? Здравствуйте, подскажите пожалуйста, как мне вернуть деньги за дубленку. Я купила ее ровно месяц назад. Она мне очень нравится, но дело в том, что на улице только 20 градусов, а я уже мерзну в ней […]
  • Льготы по оплате госпошлины за нотариальные действия Какие предусмотрены льготы для инвалидов по уплате госпошлины? Здравствуйте! Инвалид второй группы вступает в наследство после смерти отца. Он должен оплатить госпошлину 0,3% от стоимости имущества или эта сумма уменьшается на 50% ? Спасибо Здравствуйте! […]
  • Заявление о возмещении ндс образец Образцы заявлений о возмещении НДС путем возврата и зачета Образец (пример составления) заявления о возмещении НДС путем возврата и заявления о возмещении НДС путем зачета Образец заявления о возмещении НДС путем возврата В ИФНС России N 24 по г. Москве от […]

Вам также может понравиться