4. Факторы, влияющие на конструкцию шпиндельных узлов

Тип, размеры станка, класс его точности, предельных параметров процесса обработки (n,N…)

1. Конфигурация переднего конца шпинделя, для большинства станков стандартна

2. Конфигурация внутренних поверхностей, определяется наличием отверстия для пруткового материала и конструкции встраиваемого зажимного устройства.

3. Тип приводного элемента, зависит от числа оборотов, крутящего момента, плавности вращения. Зубчатые передачи наиболее просты и компактны, передают большие крутящие моменты, но и кинематические погрешности и возмущения на шпиндели и потому не используются в прецизионных станках и при высоких скоростях вращения. Шкивы ременной передачи более сложны по конфигурации, но обеспечивают плавность хода и гасят колебания от привода. И шестерни и шкивы должны иметь посадки без зазора и располагаются ближе к опорам шпинделя. В высокоскоростных шлифовальных станках в качестве шпинделя используют ротор асинхронного двигателя. В ряде станков для исключения влияния ударных нагрузок и вибрации привода используют инерционные механизмы.

4. Тип опор шпинделя определяют форму его посадочных мест. Подшипники подбираются по точности обработки и быстроходности. 96% опор шпинделя работают на подшипниках качения, т.к. они имеют меньшую стоимость и просты в эксплуатации.

5. Методы смазывания:

- погружением

- разбрызгиванием - неэффективный при небольших частотах вращения, подается загрязненным

- циркуляционное - обеспечивает хороший теплоотвод.

- капельное - независимая от других систем смазка. Подает ограниченное количество смазки, что снижает теплоотвод.

- масляным туманом – применяют в высокоскоростных шпиндельных узлах. Сжатый воздух для разбрызгивания масла обеспечивает интенсивное охлаждение, равномерное смазывание и избыточное давление, предотвращает попадание в подшипниковый узел внешних загрязнений.

- проточная под давлением – применяется при работе ШУ в особо напряженных условиях, масло с помощью специальных дозаторов периодически впрыскивается через сопла в зазор между сепаратором и кольцом подшипника, тем самым преодолевая воздушный барьер, создаваемый вращающимися частями.

- твердые смазки – применяются в тихоходных ШУ.

6. Уплотнение ШУ служит для защиты от грязи, пыли, СОЖ, а также препятствует вытеканию смазки из шпиндельного узла. Чаще всего используют бесконтактные лабиринтные уплотнения.

5. Выбор материала шпинделей

Весьма важным является выбор материала шпинделя.

Для средненагруженных – сталь 45 (50), подвергается закалке и высокому отпуску

Для повышенных силовых нагрузок – сталь 45 с низким отпуском

Для шпинделей с высокой поверхностной твердостью и вязкой сердцевиной – сталь 45, закалка ТВЧ и низкий отпуск

Для быстроходных – Сталь 40Х, 38ХНЮА, 38ХВФЮА

Для быстроходных с тяжелой нагрузкой – сталь 20Х и 12ХН3

Для крупных шпинделей – сталь 65Г

Для полых шпинделей и большого диаметра – чугун СЧ20