Модуль 1 Общие сведения о технологическом оборудовании машиностроительных производств

Тема № 6. Основные узлы и механизмы оборудования

Тема: «Шпиндельные узлы»

Учебные вопросы:1. Требования, предъявляемые к шпиндельным узлам.2. Выбор материала шпинделей.3. Конструкция шпиндельного узла.4. Выбор схемы фиксации шпинделя.5. Методика проектирования опор шпинделей.

Литература:1. Металлорежущие станки: учебник. В 2 т. / Т.М. Авраамова, В.В. Бушуев, Л.Я. Гиловой и др.; под ред. В.В. Бушуева. Т.1. — М.: Машиностроение, 2011. 608 с С. 247 – 268. 2. Металлорежущие станки / Н.С. Каменев, Л.В. Красниченко и др. – М.: Машиностроение, 1980.

Основные критерии работоспособности шпиндельных

узлов: геометрическая точность, жесткость, быстроходность, долговечность, динамические характеристики.

1. Требования, предъявляемые к шпиндельным узлам

2. Выбор материала шпинделей

- Шпиндели станков нормальной точности - конструкционные стали марок 45, 40X с поверхностной закалкой наружных и внутренних посадочных поверхностей до твердости НRСэ=48…52. - Шпиндели прецизионных станков, работающие в условиях жидкостного трения, изготавливаются из хромоникелевых, цементируемых сталей марок 18ХГТ, 12ХН3А, 20Х с закалкой до твердости НRСэ=56…60.- Для шпинделей станков сложной формы с затрудненным индукционным нагревом используют легированные стали марок 40ХН, 40ХГР, 50Х, ШХ15, ХВГ с объемной закалкой до твердости НRСэ=56…60.

Конструктивное исполнениеКонструктивное исполнениепередних концов шпинделейпередних концов шпинделей

3. Конструкция шпиндельного узла

1. Токарных, 2. Токарно-револьверных, 3. Шлифовальных

1. Фрезерных, 2. Многоцелевых, 3. Расточных

1.Сверлильных,2.Расточных

Шлифовальных

Схемы фиксации шпинделя 4. Выбор схемы фиксации шпинделя

Передняя опора шпинделя

Последовательность проектирования шпиндельных опор

Выбор конструкции (типа) подшипников.

Выбор класса точности подшипников. Выбор системы фиксации. Выбор посадок подшипников. Выбор системы смазки и конструкции

уплотнительных устройств.

5. Методика проектирования опор шпинделей

Конструкции подшипников передней опоры шпинделей

Конструкции подшипников задней опоры шпинделей

Принципы выбора типа подшипников: - для быстроходных малонагруженных станков применяются шариковые подшипники;- для средних и тяжелых станков с повышенными требованиями к жесткости применяют роликовые подшипники.Требования к выбору подшипников шпинделей:

- высокая геометрическая точность вращения;- высокая жесткость, быстроходность и долговечность работы;- возможность создания предварительного натяга в подшипнике;- простота конструкции, монтажа и возможности регулирования подшипников.Совокупности этих требований в достаточной степени

удовлетворяют подшипники серий 3182100 , 697900, 177160, 234000, Gamet , SKF и другие.

№п/п

СхемаОбознач

ение

Жесткость,С

Особенности установки

1 1

2

0,95

0,5

3 0,2

4 0,7

5 1

Шпиндельный узел станка

Радиальные биения подшипников шпинделей

Диаметр шпинделя,

мм

Классы точности подшипников

5 4 2

Допуск на радиальное биение, мкм.

30…505 4

2,550…80

80…120 6 5

Схема монтажа подшипников шпинделей

Величина радиального биения шпинделя

1 1 2

1 1 2

3 1

2 Km m m

K

a

где

2 2

11

0,67

1

k K

K k

1 2

1 2

1 1,K K

m m где

0,67 11

22

k K KK

Способы фиксации деталей на шпинделе

Передние опоры шпинделей на

подшипниках качения:

1 - шпиндель; 2 - радиальный (радиально-упорный) подшипник; 3 - корпус; 4 - осевой подшипник; 5 - проставочное кольцо;6 - гайка

Методы смазывания шпиндельных опор

В шпиндельных узлах станков применяются три основных типа систем смазки:- циркуляционная проточная смазка под давлением насоса (а,б).- методом "масляного" тумана (в).- пластичная (густая) смазка (г).

Методы дуплексации шариковых регулируемых подшипников

Способы создания предварительного натяга в подшипниках:

1.- путем предварительной подшлифовки торцов внутренних колец подшипников при приложении осевого усилия;

2.- путем установки между кольцами подшипников распорных втулок различной длины;

3.- с помощью специальных конструкций подшипников, например, фирмы SKF.

Методика создания предварительного натяга подшипников

Необходимую величину осевого смещения L для создания радиального натяга = (2…4) мкм определяют по формуле:

0( )L C a

где С - коэффициент, учитывающий радиальную жесткость шпинделя, выбираем по табл. в зависимости от соотношения d0/d ;

d0 - диаметр отверстия в шпинделе, мм;

d - средний диаметр отверстия внутреннего кольца, мм; 0 - начальный радиальный зазор в подшипнике, мм (0 = 0,02…0,04 мм);

- необходимый радиальный натяг, принимают =0,002…0,04 мм; а - постоянная величина зазора, учитывающая тепловые деформации

шпинделя, принимают а = 0,01мм.

,

d0/d 0,2 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8

C 14 15 15.5 16 16,5 17,3 18,5 20,2

0L L L