Шпиндельные узлы. Составные элементы шпиндельного узла
Шпиндельный узел станка состоит из: шпинделя, опор, приводного элемента. В нем выделяют передний конец и межопорные участки. На шпиндель действуют следующие нагрузки: 1. Силы резания. 2. Силы в приводе. 3. Инерционные силы. 4. Центробежные силы. Проектирование шпиндельных узлов включает: · Выбор типа привода · Выбор опор · Выбор устройства для их смазывания · Выбор защиты от загрязнения · Определение диаметра шпинделя · Определение расстояние между опорами · Разгрузка конструкции всех элементов ШУ должны удовлетворять следующим требованиям: 1. Точность вращения, характеризуется радиальным и осевым биением переднего конца шпинделя. Оказывает сильное влияние на точность обрабатываемой детали. Допустимое значение шпинделя по ГОСТ должно соответствовать следующим параметрам (для универсальных станков): 1) Радиальное биение центральной шейки шпинделя 2) Радиальное биение конического отверстия в шпинделе 3) Радиальное биение оправки, установленной в коническое отверстие 4) Торцовое биение опорного буртика шпинделя. Биение шпинделя специальных станков не должно превосходить 1/3 допуска на лимитирующий размер обрабатываемой на станке детали. 2. Жёсткость ШУ, характеризуется деформациями шпинделя под действием нагрузок [Н/мкм]. Допустимая минимальная жесткость переднего конца шпинделя обычных станков составляет порядка 200 Н/мкм. Для прецизионных 400 Н/мкм. Допустимый угол поворота шпинделя в передней опоре, сопровождающийся неравномерным распределением нагрузки между телами качения подшипников принимается равным: 0,0001…0,00015 рад. Угол поворота шпинделя под приводным зубчатым колесом: 0,00008…0,0001 рад. Прогиб в этом месте не должен превышать 0,01m. Для обеспечения работоспособности шпиндельных подшипников необходимо следующее соотношение между диаметром шпинделя и межопорным расстоянием: 3. Температурные деформации ШУ. Оказывают влияние на точность обработки и работоспособность опор. Допустимый нагрев наружного кольца подшипника связан с классом точности: H - 70 ; П – 50-55 ;В – 40-45 ;А – 35-40 ;С – 28-30 . 4. Виброустойчивость. Существенно влияет на общую устойчивость несущей системы и всего станка. Чем массивнее, тем больше виброустойчивость. Демпфирующие свойства опор и АЧХ шпиндельного узла существенно влияют на шероховатость и волнистость обрабатываемой поверхности, а также определяет предельно допустимые режимы резания. Для повышения виброустойчивости в станок вводят виброгасители, активные и пассивные демпфирующие устройства. 5. Долговечность ШУ.Это способность узла сохранять первоначальную точность вращения. Этот параметр напрямую зависит от долговечности опор шпинделя. 6. Быстрое и надежное крепление инструмента, приспособления, детали. Здесь необходимо обеспечить высокую точность центрирования (конусами). Выполнение совокупности вышеупомянутых требований предъявляемых к ШУ обеспечивается в первую очередь за счет правильного выбора конструкции и материала шпинделя, а также обоснованного выбора типа и конструкции опор.
Приводы шпинделей. Для передачи крутящего момента на шпиндель применяют зубчатую или ременную передачу, а также муфту расположенную на заднем консольном конце шпинделя. Тип приводного элемента выбирают в зависимости от частоты вращения шпинделя, передаваемого на него крутящего момента, компоновки станка, требования к плавности вращения шпинделя. Зубчатая передача способна передавать большой крутящий момент, проста по конструкции и компактна. Но погрешности передачи снижают плавность вращения шпинделя и вызывают дополнительные динамические нагрузки в шпинделе. Зубчатую передачу применяют когда частота вращения шпинделя меньше 2000-3000 оборотов в минуту. Но при точном изготовлении передачи может применяться и при больших частотах вращения шпинделя. Положение приводного зубчатого колеса оказывает влияние на прогиб переднего конца шпинделя. Ременная передача обеспечивает плавное вращение шпинделя. Снижает динамические нагрузки в приводе станка, на котором производится прерывистое резание. Но эта передача имеет большие габариты, т.к. для повышения точности шпиндельного узла шкив делают разгруженным. Ременную передачу применяют при разных частотах вращения двигателя, в том числе и при высоких(6000+) когда окружная скорость достигает 60-100 м/с. В станках также применяют мотор-шпиндели. В их состав входит асинхронный или частотно-регулируемый асинхронный двигатель, ротор которого закреплен на шпинделе между передней и задней опорами. Кроме того в состав морор-шпинделей включают систему принудительного охлаждения с блоком электро-вентилятора и фильтрами для очистки охлаждающего воздуха, узел встроенной температурной защиты, а также измерительный преобразователь углового положения шпинделя. Применение мотор-шпинделей позволяет уменьшить массу станка, потери энергии, уровни вибрации и шума. В особо высокоточных станках применяют главный привод с отдельным от шпиндельной бабки регулируемым электродвигателем,вал которого соединен со шпинделем эластичной муфтой со встроенным теплоизолирующим элементом. В станке с нормальной точностью – электро-двигатель с шпинделем соединен жесткой муфтой. Чтобы полностью исключит передачу возмущений от электро-двигателя к шпинделю применяют инерционный привод.Шпиндель, соединенный с источником энергии, разгоняется до рабочей скорости, затем отключается от привода. Для увеличения запаса энергии используют маховик.
Популярное: Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (2006)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |