Требования к шпиндельным узлам

Шпиндельный узел станка состоит из шпинделя, его опор, приводного элемента. В шпинделе выделяют передний конец и межопорный участок.

На шпиндель действуют нагрузки, вызываемые силами резания, силами в приводе (ременном, зубчатом), а также центробежными силами, возникающи­ми от неуравновешенности вращающихся деталей самого шпиндельного узла. Проектирование узла включает: выбор типа привода, опор, устройств для их смазывания и защиты от загрязнений; определение диаметра шпинделя, рас­стояния между опорами и разработку конструкции всех элементов.

Шпиндельные узлы должны удовлетворять ряду требований.

1. Точность вращения шпинделя, характеризуемая радиальным и осевым биением переднего конца, оказывает сильное влияние на точность обрабатываемых деталей. Допустимое биение шпинделя универсальных станков должно соответствовать государственным стандартам. Биение шпинделя специальных станков не должно превосходить 1/3 допуска на лимитирующий размер обработанной на станке детали.

2. Жесткость шпиндельного узла характеризуется его деформациями под действием нагрузок. Допустимая минимальная жесткость переднего конца шпинделя продукционных станков составляет 200 Н/мкм, прецизионных —400 Н/мкм. Допустимый угол поворота шпинделя в передней опоре, сопровождающегося неравномерным распределением нагрузки между телами качения подшипников, принимается равным 0,0001...0,00015 рад. Угол поворота шпинделя под приводным зубчатым колесом допускается от 0,00008 до 0,0001 рад, а прогиб в этом месте не должен превышать 0,01от (т — модуль зубчатого колеса).

Требования к жесткости шпинделя можно выразить по-другому. Для обеспечения работоспособности шпиндельных подшипников необходимо сле­дующее соотношение между диаметром d шпинделя и межопорным расстоя­нием /:

Допустимое радиальное перемещение переднего конца шпинделя под действием нагрузки не должно превышать 1/3 допуска на размер обработан­ной на станке детали.

3. Температурные деформации шпиндельного узла оказывают влияние на точность обработки и работоспособность опор. Допустимый нагрев наружного кольца подшипника связан с классом точности станка: