- •Санкт-Петербург 2001 §§ Общие вопросы проектирования металлорежущих станков. § Стадии проектирования и подготовки станка к производству
- •Эскизный проект
- •Технический проект
- •Рабочий проект
- •§ Основные технико-экономические показатели станков и станочных систем
- •Максимальная производительность при обеспечении заданной точности.
- •Точность работы станка
- •Надёжность станков и станочных систем.
- •Гибкость станочного оборудования.
- •Простота, лёгкость и безопасность обслуживания и ремонта.
- •Низкая себестоимость изготовления деталей на станке.
- •Малые затраты на изготовление станка и малые эксплуатационные расходы.
- •Малая металлоёмкость и габаритные размеры.
- •§ Основные тенденции и перспективы развития станков и станочных комплексов
- •3. Применение вычислительной техники для автоматизации производства.
- •4. Унификация и нормализация.
- •Скоростная характеристика
- •2. Силовая характеристика.
- •Мощность электродвигателей главного движения
- •§ Проектирование привода главного движения в станках
- •§ Множительные структуры
- •§ Графическое изображение множительных структур
- •§ Оптимальный вариант множительной структуры
- •§ Коробки скоростей со сложенной структурой
- •§ Особые множительные структуры Применение сменных колёс
- •§ Коробки со связанными колёсами Принимаются для уменьшения количества зубьев колёс и основных размеров коробок скоростей.
- •§ Структуры с изменёнными характеристиками групп
- •§ Привод с бесступенчатым регулированием скорости
- •При этом должно выполняться условие: – диапазон регулирования привода, где Дд – диапазон регулирования двигателя, Дк – диапазон регулирования коробки скоростей.
- •§ Коробки скоростей с приводом от многоскоростных электродвигателей
- •Чаще всего применяют 2-х скоростные двигатели: 1500 – 3000, 750 – 1500, 500 – 1000; 3-х скоростные: 750 – 1500 – 3000 об/мин; 4-х скоростные: 375 – 750 – 1500 – 3000 об/мин.
- •§ Механизмы переключения передач в станках с чпу и с ручным переключением
- •§§ Шпиндельные узлы станков. § Основные проектные критерии
- •§ Конструкции шпиндельных узлов
- •§ Опоры шпиндельных узлов
- •§ Посадки сопряжённых поверхностей
- •§ Расчет шпиндельных узлов на жесткость
- •§ Расчет на жесткость шпинделя с учетом податливости опор
- •§ Подшипники скольжения шпинделей
- •Гидродинамические подшипники.
- •Гидростатические подшипники.
- •Опоры с газовой смазкой.
- •§§ Привод подач станков. § Основные проектные критерии приводов подач станков с чпу
- •§ Выбор типа электродвигателя
- •§ Выбор тягового устройства
- •§ Передача винт-гайка качения
- •§ Приводы подач с высокомоментными двигателями
- •§ Привода микроперемещений
- •§§ Несущая система станков. § Назначение несущей системы, основные проектные критерии
- •§ Материалы и конструктивные формы несущей системы
- •§ Жесткость стыков базовых деталей
- •§ Расчет на жесткость методом конечных элементов
- •§§ Направляющие станков. § Основные проектные критерии. Классификация направляющих
- •§ Направляющие скольжения
- •§ Расчет направляющих скольжения
- •§ Направляющие качения
- •§ Комбинированные направляющие качения-скольжения
- •§ Гидродинамические, гидростатические, аэростатические направляющие. Особенности конструкции
- •§§ Манипуляторы. § Манипуляторы для смены заготовок
- •§ Манипуляторы для смены инструментов
- •§ Проектирование и расчет манипуляторов
§ Опоры шпиндельных узлов
Как правило применяются подшипники качения специальных конструкций.
Т иповые конструктивные схемы шпиндельных узлов на подшипниках качения:
Низкоскоростные
1. d·n<(1÷1,4)·105 мм·мин-1
2. d·n<(1,5÷1,8)·105 мм·мин-1
3. d·n<(1,6÷2)·105 мм·мин-1
Среднескоростные
4. d·n<(2,5÷3,5)·105 мм·мин-
5. d·n<(3 ÷4,5)·105 мм·мин-1
6. d·n<(4÷5)·105 мм·мин-1
Высокоскоростные
7. d·n<(5÷6)·105 мм·мин-1
8. d·n<(6÷8)·105 мм·мин-1
9. d·n<(7÷10)·105 мм·мин-1
10. d·n<(10÷15)·105 мм·мин-1
d · n
- скоростной параметр,
где:
d – диаметр отверстия под подшипник (мм);
n – частота вращения шпинделя(мин-1);
1 – применяются радиальные роликовые и упорные роликовые подшипники.
2 – роликоподшипники конические двухрядные и упорные шарикоподшипники.
3 – радиально-упорные роликоподшипники одно и двух рядные.
4 - роликоподшипники конические и шарикоподшипники конические двухрядные.
5, 6, 7 – особо быстрые радиально-упорные шарикоподшипники. Их собирают в комплекты по 2, 3 и 4.
8, 9, 10 – радиально-упорные шарикоподшипники в комплектах и радиально-упорные со встроенными пружинами для восприятия нагрузок в задних опорах.
К опорам шпинделей предъявляются следующие требования:
1. Точность. Оценивается радиальным или осевым биением вращающегося кольца в передней и задней опорах.
2. Жёсткость подшипников. Различают радиальную и осевую жёсткость. Для повышения жёсткости, а также для устранения зазоров в подшипниках применяют предварительный натяг (постоянная предварительная нагрузка).
В радиальных шарикоподшипниках для его создания смещают наружные кольца относительно внутренних в осевом направлении, для чего устанавливают, например, распорные пружины.
В роликовых подшипниках предварительный натяг создают осевым смещением внутреннего кольца подшипника на конической шейке шпинделя, что создаёт радиальные деформации кольца.
В шариковых, радиально-упорных и конических роликовых подшипниках натяг создаётся при сборке за счёт осевого взаимного сближения рядов тел качения.
Недостаток предварительного натяга: резко возрастает тепловыделение в подшипниках.
Натяг или зазор шпиндельных подшипников обычно регулируют в специально приспособленных на собранном узле вне станка или на станке. Для упрощения этой операции применяют специальные кольца. Их размеры устанавливают заранее и при сборке точно ограничивают силу предварительного натяга.
3. Низкое тепловыделение. Тепловыделение оценивается тепловым потоком по формуле:
Q
= 0,4 · 10-2
·
R · d · n · f
(Вт)
где R – нагрузка на подшипник (Н);
d – диаметр подшипника (мм);
n – частота вращения (мин-1);
для шариковых и роликовых цилиндрических подшипников (f = 0,002 ÷ 0,003), для конических роликоподшипников (f = 0,004 ÷ 0,008).
Теплота, выделяемая в подшипнике, ведёт к нагреву стенок корпуса и самого шпинделя, а значит к температурным деформациям. Неравномерность нагрева наружного и внутреннего кольца существенно изменяет первоначально установленную величину натяга. Поэтому окончательное регулирование подшипников целесообразно проводить при достижении в узле установившегося значения температуры.