Требования к ним

Служебное назначение шпинделей и технические

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШПИНДЕЛЕЙ

Шпиндель металлорежущего станка – одна из наи­более ответственных деталей. Качество изготовляемых на станке деталей в значительной степени зависит от качества шпинделя и его опорных шеек, жесткости шпинделя и стабильности его поло­жения в опорах. Основное служебное на­значение шпинделя станка – сообщать обрабатываемой заготовке или режущему инструменту вращательное движение с определенными угловой скоростью и кру­тящим моментом. В совре­менных станках они очень высокие, поэтому к каче­ству изготовления, как са­мого шпинделя, так и шпин­дельного узла с его опорами в целом предъявляют высо­кие требования.

В качестве опор шпин­делей станков применяют подшипники качения и под­шипники скольжения. Шпин­дель, несущий на себе обра­батываемую заготовку или режущий инструмент, рядом своих размеров непосред­ственно участвует в раз­мерных цепях системы ста­нок — приспособление — ин­струмент—заготовка, непо­средственно влияя на точ­ность изготовляемой детали (рис.23.6). Прежде всего, это относится к опорным шейкам, выполняющим роль основных баз, размеры кото­рых вследствие вращения шпинделя включаются в раз­мерную цепь и непосредст­венно влияют на точность изготовляемой детали. По­этому для обеспечения ста­бильности положения оси вращения шпинделя необхо­димо в первую очередь обес­печить равенство радиусов в каждом из сечений его опорных шеек, правильность геометрической формы шеек, их относительного положе­ния, соосность и требуемый параметр шероховатости поверхности.

Рис.23.6. Шпиндель станка 16К20

Для сохранения неиз­менности положения шпинделя в осевом направлении во время работы станка следует обеспечить с определенным до­пуском перпендикулярность основных опорных базирующих поверхностей по отношению к оси вращения шпинделя и соос­ность с последней резьбы установочных прижимных гаек. Точность положения детали или режущего инструмента, уста­новленного в шпинделе непосредственно или с помощью зажимных цанг, патронов, вспомогательного инструмента, относительно оси вращения шпинделя определяется точностью исполнительных поверхностей и их соосностью с осью вращения шпинделя. Такими исполнительными поверхностями являются конические или ци­линдрические поверхности центрального отверстия шпинделя или центрирующие конусы, или цилиндрические пояски с опорным фланцем для установки зажимных патронов. В соответствии со служебным назначением шпинделя устанавливают и технические требования к нему. Важнейшее из них – точность геометрической формы и размеров посадочных поверхностей, и прежде всего, опор­ных шеек и исполнительных поверхностей, а также допуск соосности исполнительных поверхностей шпинделя с опорными шейками.

Как правило, требования ко всем параметрам точности шпин­деля совре-менных станков очень высокие. По точности изготовле­ния шпиндели стан-ков делятся на пять групп, как и станки (группы точности Н, П, В, А, С).

Для шпинделей металлорежущих станков нормальной и по­вышенной точности с опорами качения применяют обычно подшип­ники 4-го класса точности по ГОСТ 520—71. Для станков более высокого класса точности (В и А) применяют подшипники 2-го класса точности, в соответствии с чем и устанавливаются требова­ния к геометрической форме опорных шеек. Для особоточных станков (класс С и иногда А) или быстроходных шпинделей (d_n > 5·10⁵ мм-мин^-1) требования к геометрической форме опор­ных шеек шпинделя устанавливаются более высокими, чем тре­буются для подшипников 2-го класса точности. Более точные подшипники устанавливают в переднюю опору, менее точные – в заднюю, например, для станков группы Н – в переднюю опору устанавливают подшипник 4-го класса точности, а в заднюю опору – подшипник 5-го класса точности.

Допуски овальности и конусообразности для станков нор­мальной точности обычно не должны превышать 50 % допуска диаметральных размеров шеек, для станков повышенной точ­ности – 25 % допуска, а для прецизионных – 5…10 % допуска диаметральных размеров шеек. Так, отклонение от круглости опорных шеек в зависимости от диаметра шпинделя для станков нормальной точности 4,0 ... 1,2 мкм, а для современных пре­цизионных станков – 0,3 ... 0,5 мкм. Допустимая конусообразность 1,25 ... 1,5 мкм на длине 300 мм при допуске диаметра 1.5 ... 3,0 мкм.

Торцовое биение опорных фланцев относительно оси враще­ния шпин-деля в зависимости от их диаметра для станков нормаль­ной точности не пре-вышает 0,006 .. 0,008 мм, а для прецизионных станков — 0,002 ... 0,003 мм и меньше.

Для шпинделей с резьбой, на которую навертывают установоч­ные опор-ные кольца, следует устанавливать допустимые откло­нения от соосности резьбы с опорными шейками подшипников. Для станков нормальной точ-ности они не превышают 0,025 мм.

Шероховатость поверхности и твердость опорных шеек, осо­бенно для шпинделей, работающих в подшипниках скольжения, влияют на стабильность положения шпинделя при эксплуатации станка. По этим параметрам точности к шпинделям предъявляют также очень высокие требования. Так, например, в зависимости от класса точности станка параметры шероховатости колеблются: для поверхностей опорных шеек Ra = 0,32 ... 0,04 мкм; для исполнительных поверхностей (поверхности конусного отверстия и посадочные поверхности под патрон) Ra = 0,63 ... 0,04 мкм.