|
|
Шпиндели и их опоры
Шпиндель - вал металлорежущего станка, передающий вращение закрепленному в нем инструменту или обрабатываемой заготовке. Весьма важным является выбор материала шпинделя. Средненагруженные шпиндели изготовляют обычно из стали 45 с улучшением (закалка и высокий отпуск). При повышенных силовых нагрузках применяют сталь 45 с низким отпуском. Для шпинделей, требующих высокой поверхностной твердости и вязкой сердцевины, применяют сталь 45 с закалкой ТВЧ и низким отпуском. При повышенных требованиях применяют стали 40Х, 38ХМЮА (шпиндели быстроходных станков), 20Х с цементацией, закалкой и отпуском, 12ХНЗ (быстроходные и тяжелонагруженные шпиндели) и другие низколегированные стали. Сталь 65Г применяют для крупных шпинделей.
Конструктивная форма шпинделей зависит от способа крепления на нем зажимных приспособлений или инструмента, посадок элементов привода и типов применяемых опор. Шпиндели, как правило, изготовляют пустотелыми для прохода прутка, а также для уменьшения массы. Передние концы шпинделей станков общего назначения стандартизированы.
Опоры. В качестве опор шпинделей станков применяют подшипники качения и скольжения. Так как от шпинделей требуется высокая точность, то подшипники качения, используемые в опорах шпинделей, должны быть высоких классов точности. Выбор класса точности подшипника определяется допуском на биение переднего конца шпинделя, который зависит от требуемой точности обработки. Обычно в передней опоре применяют более точные подшипники, чем в задней.
Конструктивное оформление шпиндельных узлов весьма разнообразно.
Рассмотрим шпиндельный узел токарно-винторезного станка с двухрядным роликовым подшипником с коническим отверстием внутреннего кольца в качестве передней опоры. При осевом перемещении внутреннего кольца подшипника коническая шейка шпинделя деформирует кольцо, и его диаметр увеличивается. При этом устраняются радиальные зазоры между роликами и кольцами и создается предварительный натяг.
Предварительный натяг осуществляют различными способами. В радиально-упорных шарикоподшипниках и конических роликовых подшипниках при парной установке предварительный натяг получают регулировкой во время сборки, а в радиальных шарикоподшипниках - смещением внутренних колец относительно наружных. конструктивные способы создания предварительного натяга шарикоподшипников вследствие сошлифовывания торцов внутренних колец, установки распорных втулок между кольцами, применения пружин, обеспечивающих постоянство предварительного натяга.
Подшипники скольжения, применяемые в качестве опор шпинделей, бывают нерегулируемые (применяют их редко, при практически полном отсутствии изнашивания в течение длительного срока эксплуатации), с радиальным, осевым регулированием зазора, гидростатические (в них предусматривают подвод масла под давлением в несколько карманов, из которых оно вытесняется через зазор между шейкой шпинделя и подшипником), гидродинамические и с газовой смазкой.
В прецизионных станках используют гидростатические подшипники, которые создают высокую точность вращения шпинделя. Их несущая способность, жесткость и точность зависят от величины зазоров, давления, схемы опоры. Конструкция гидростатической опоры представлена таким образом. Масло под давлением подводится в карманы через отверстия. При вращении масло вытесняется из этих карманов через зазор между шейкой и подшипником и из отверстия в резервуар. При увеличении внешней силы, стремящейся уменьшить зазор, возрастает давление масла в резервуаре, и зазор восстанавливается. Гидростатические подшипники стабилизируют режим трения со смазочным материалом при самых малых скоростях вращения.
Самоустанавливающийся гидродинамический подшипник скольжения, применяемый в шлифовальных станках. В обойме расположено пять самоустанавливающихся вкладышей. Каждый вкладыш имеет одну сферическую опору в виде штыря. Штыри закрепляют в обойме винтами и с шайбами, проходящими через крышку. Между крышкой и обоймой предусмотрены уплотнительные кольца.
Вкладыши самоустанавливаются сферическими опорами в направлении вращения шпинделя и в направлении его оси. Это создает надежные условия трения со смазочным материалом в опоре и устойчивые масляные клинья, а также позволяет избежать кромочных давлений, вызываемых несоосностью рабочих поверхностей, упругими или тепловыми деформациями шпинделя. Конструкция подшипников обеспечивает высокую точность вращения шпинделя вследствие центрирования его гидродинамическими давлениями, которые возникают в нескольких зонах по окружности.
Шпиндельные подшипники должны быть надежно защищены от загрязнения и вытекания смазочного материала. Манжетные уплотнения из кожи, пластмассы или маслостойкой резины помещают в металлический кожух и прижимают к валу браслетной пружиной. В шпинделях станков более целесообразно применять лабиринтные уплотнения, которые не имеют трущихся поверхностей и могут работать при высокой частоте вращения. Они обеспечивают защиту подшипников в результате сопротивления протеканию жидкости через узкие щели.
2005-2007 @ www.swedishbranch.ru
|
|