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 HRCЭ 57. Шпиндели сложной формы изготовляют из сталей 50Х, 40ХГР с объемной закалкой до HRCЭ 61. Для шпинделей высокоточных станков применяют низкоуглеродиетые стали 20Х, 18ХГТ, 25ХГТ, 12ХНЗА, с цементацией или нитроцементацией и закалкой до твердости HRCЭ 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), nmax=2500 мин -1;
б – для многоцелевого вертикального сверлильно-фрезерно-расточного станка фирмы Mori Seiki Co., Ltd. (Япония), nmax=3500 мин -1;
в – для токарного станка с высокоскоростными коническими роликовыми подшипниками с управляемым натягом фирмы Timken (США), nmax=10 000
мин -1;
г – для токарного полуавтомата с ЧПУ фирмы George Fisher AG (Швейцария), nmax=3200 мин -1;
д – для токарного многоцелевого вертикального сверлильно-фрезерно-расточного станка фирмы Olivetti (Италия), nmax=3500 мин -1;
е – для токарного автомата с ЧПУ фирмы Monforts Gmbh & Co (Германия), nmax=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