Основные этапы проектирования и освоения станков

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

Шпиндельные узлы

7.1. Требования к шпинделям станков.

Требования к точности. Точность ШУ изначально зависит от точности изготовления базовых поверхностей шпинделя, шпиндельных расточек корпуса и точности опор. В табл. 1 приведены рекомендуеумые значения допусков на изготовление базовых поверхностей шпин­деля, корпуса и подшипников скольжения. Рекомендации по выбору класса точности подшипников качения в зависимости от класса точ­ности станка приведены в табл. 2

Таблица №6

Таблица №7

Материалы и термообработка. Шпиндели станков нормальной точ­ности изготовляют из конструкционных сталей 45, 50, 40Х с поверхностной закалкой (при предварительном нагреве ТВЧ) до твердости HRC_Э 57. Шпиндели сложной формы изготовляют из сталей 50Х, 40ХГР с объемной закалкой до HRC_Э 61. Для шпинделей высокоточных станков применяют низкоуглеродиетые стали 20Х, 18ХГТ, 25ХГТ, 12ХНЗА, с цементацией или нитроцементацией и закалкой до твердости HRC_Э 63.

Для шпинделей умеренно нагруженных высокоточных станков с целью уменьшения внутренних деформаций используют азотируемые стали 36ХМЮА, 38Х2МЮА, 38ХВФЮА с закалкой до твердости HV 880.

7.2. Опоры качения.

Конструкции.Совокупность свойств подшипников качения определила их широкое применение в ШУ станков.Постоянное возрастание требований к характеристикам ШУ приводит к совершенствованию опор. Конструкции подшипников качения, применяемых в современных ШУ станков, показаны на рис.6.

Рис.6. Конструкции шпиндельных подшипников качения

Применение прецезионных конических роликоподшипников см. рис. а-в, цилиндрических подшипников – г-е, упорно-радиальных шарикоподшипников с углом контакта 60° - д, радиально-упорных шарикоподшипников – ж-м, в том числе типа «триплекс» - л и «кварто» - м, а также так называемых шпиндельных шарикоподшипников сделало возможным унификацию конструкций ШУ. Подавляющее большинство ШУ станков создается на базе типовых конструктивных схем, приведенных в таблице:

Таблица №8

Типовые схемы сверхскоростных ШУ с опорами качения приведены в нижней части таблицы.

7.3. Схемы шпиндельных узлов.

Различные компоновочные схемы современных ШУ некоторых ведущих станкостроительных фирм представлены на рис.:

Рис .7. Компоновочные схемы современных ШУ

а – для многоцелевого горизонтального сверлильно-фрезерно-расточного фирмы DIXI (Швейцария), n_max=2500 мин ^-1;

б – для многоцелевого вертикального сверлильно-фрезерно-расточного станка фирмы Mori Seiki Co., Ltd. (Япония), n_max=3500 мин ^-1;

в – для токарного станка с высокоскоростными коническими роликовыми подшипниками с управляемым натягом фирмы Timken (США), n_max=10 000

мин ^-1;

г – для токарного полуавтомата с ЧПУ фирмы George Fisher AG (Швейцария), n_max=3200 мин ^-1;

д – для токарного многоцелевого вертикального сверлильно-фрезерно-расточного станка фирмы Olivetti (Италия), n_max=3500 мин ^-1;

е – для токарного автомата с ЧПУ фирмы Monforts Gmbh & Co (Германия), n_max=6000 мин ^-1.

Анализ современных конструкций ШУ показывает, что применение радиально-упорных шарикоподшипников в ШУ станков возрастает и что все чаще применяют радиально-упорные шарикоподшипники типа триплекс. (подробнее см. 3 с. 231…240)

7.4. Стандартные концы шпинделей.

Таблица №9