Рекомендации по конструированию ШУ

Исходные данные: тип, размер, класс точности станка, предельные параметры процесса обработки, тип и расположение привода, вид смазки.

Выбор материала шпинделя. Выбирают исходя из требований обеспечить требуемую твёрдость и износостойкость его шеек и базирующих поверхностей, а также предотвратить малые деформации шпинделя с течением времени (коробление).

Выбор подшипников. тип подшипников выбирают по критериям точности, жёсткости и частоты вращения шпинделя. В зависимости от параметра быстроходности ШУ можно разделить на 2 группы: - имеющие параметр быстроходности 3-6* ; окружную скорость шейки шпинделя до 30 м/с и допускающие скорость резания до 100 м/мин; - имеющие параметр быстроходности 6-18* ; окружную скорость шейки шпинделя 30-90 м/с и допускающие скорость резания до 6000 м/мин.

В ШУ первой группы могут быть установлены подшипники любого типа. В ШУ второй группы наиболее подходят радиально-упорные шарикоподшипники с углом контакта 12-18°.

Передняя опора шпинделя нагружена больше задней, поэтому её погрешности в большей степени сказываются на точности обработанных на станке деталей. В связи с этим в переднюю опору устанавливают более точные подшипники.

Переднюю опору делают более жёсткой, для этого в ней устанавливают сдвоенные подшипники. Для увеличения жёсткости ШУ в целом подшипники, предназначенные для восприятия осевых нагрузок устанавливают в переднюю опору, а заднюю делают «плавающей». Также для повышения жёсткости опоры к ней прикладывают нагрузку, при помощи которой устраняют зазоры в подшипниках и создают в них предварительный натяг.

ШУ с гидростатическими опорами. Принцип работы радиального, упорного и радиально-упорного подшипников.

Гидростатический подшипник явл-ся опорой жидкостного трения, в которой давление слоя смазочного материал создаётся за счёт внешних источников и не зависит от скорости вращения вала.

Радиальная нагрузка воспринимается в радиальных, а осевая в упорных гидростатических подшипниках.

Во втулке радиального подшипника изготавливают карман 2, в который масло от насоса подводится через радиальное отверстие, далее вытекает через перемычки 1 и по шейке вала. В карманах и в области перемычек возникают симметричные поля давления, удерживающие ненагруженный шпиндель в среднем положении с зазором между ними и втулкой.

Гидростатический упорный подшипник служит для восприятия осевых нагрузок, в нём масло через дроссель подводится к кольцевым канавкам на опорных поверхностях. На них могут быть выполнены также несколько независимых карманов. Конструкцию и эксплуатационные св-ва подшипников в значительной мере определяет дроссель. Благодаря ему обеспечивается стабильное положение оси шпинделя, хорошее демпфирование, независимость нагрузочной способности опоры и жёсткости.

На гидростатические подшипники устанавливают шпиндели шлифовальных, расточных и высокоточных токарно-винторезных станков. Применение таких опор наиболее целесообразно а тяжёлых станках

Гидростатические опоры обладают высокой жёсткостью. Благодаря слою смазочного материала погрешности изготовления вала и отверстия незначительно влияют на точность вращения шпинделя.

Однако при всех преимуществах гидростатич. подшипников для их работы приходится использовать сложные системы питания их маслом, требуются особые условия их эксплуатации. Масло для гидростатических подшипников выбирают по вязкости, от которой зависят потери на трение в подшипнике и в трубах. С целью предотвращения порчи поверхностей при поворачивании шпинделя без включенной гидросистемы втулки гидростатических подшипников выполняют биметаллическими.