12. Гидростатические шпиндельные опоры

Обеспечивают высокую точность вращения, виброустойчивость, и необходимую нагрузочную способность. Они имеют неограниченную долговечность, т.к. всегда обеспечивают жесткое трение шпинделя с опорой. Применяются в особоточных и тяжелонагруженных станках. Принцип действия основан на прокачивании масла под давлением через зазоры между сопряженными пов-ми. Поэтому такие ШУ нашли применение прежде всего в тяжелых станках.

Различают 2 вида ГСП: 1) Радиальные 2) Упорные. Каждый из видов имеет разновидности в зависимости от конструкции. Конструкционные параметры ГСП опр-ся из условий обеспечения необходимой жесткости. Диам –р шейки шпинделя опр-ся также как и для ГДП. При э том принимаем след соотношения э л-ов ГСП:

L=(0,8…1,4)D Размеры перемычек между направляющими в радиальных и осевых сечениях:

lк=(0,08…0,2)D – в рад сечении

Lосев=(0,04…0,15)D

lк=lо≈0,1D ∆=(0,8…1,0) D

Для шеек марок U5A, U12A, U20A – Pн=2….5.

При расчете ГСП опр-ся нагрузочная способность, расход смазочного мат-ла, потери на трение и прочиваемость масла, жесткость маслянистого слоя и ряд др хар-к.

Нагрузочная способность: ,

Где -давление насоса, МПа; - давление в карманах; эффект-я площадь подшипника, учит. Падение давления на перемычках.

– функция, зависящая от относительного смещения шпинделя в опоре и геометрич параметров в опоре. При легких и средненагруж подшипника и при - =

, тогда

Жесткость ГСП: ( при

Жесткость удобнее всего регулировать давлением насоса. Расход смазочного мат-ла: Q=

. Чем выше вязкость, тем выше демпфирующие сво-ва( сглаживающие вбрации)

Недостатки гидростатических опор: необходимость применения циркуляционной смазки, тщательная фильтрация масла, периодический контроль состояния ШУ, охлаждение рабочей жидкости вследствие значительного тепловыделения (особенно в быстроходных ШУ), значительные потери мощности при вращении шпинделя на холостом ходу.

13. Аэростатические шпиндельные опоры

По констркции аналогичны ГСП. В этих станках обороты развивают до 96 000 об/мин. Данная опора может использоваться для реверсивных валов и осей для двух заранее заданных значений частоты и направления вращения вала. Между шейкой вала и поверхностью подшипника находится тонкий слой сжатого воздуха, благодаря этому снижается износ и нагрев подшипника, повышается точность вращения.

Первые аэростатические опоры были предназначены для прецизионных станков и работали в условиях небольших скоростей скольжения. Применение таких опор позволило улучшить характеристики внутришлифовальных, координатно-шлифовальных и других прецизионных станков. При использовании этих опор в шпинделе бабки изделия внутришлифовальных станков удалось уменьшить отклонение от круглости обработанных отверстий до 0,5 мкм, а применение их в шпинделе шлифовального круга позволило снизить шероховатость обработанной поверхности на 1 — 2 разряда

У злы с аэростатическими опорами имеют электрический или пневматический привод. В особо точных станках для алмазного точения, в специальных токарных станках (класса точности С) электродвигатель разгоняет шпиндель до нужной частоты вращения, затем отключается, и процесс резания происходит при отключенном электродвигателе. Это дает возможность полностью устранить вибрации, связанные с дисбалансом двигателя. Внешние вибрации не влияют на работу шпинделя, так как жесткая станина станка установлена на виброопорах. Благодаря тому, что суппорт имеет аэростатические направляющие, обработанная плоскость после алмазного точения приобретает зеркальную поверхность с шероховатостью до 0,025 мкм; погрешность формы на длине 150 мм составляет 0,5 мкм. Важной областью применения шпинделей на аэростатических опорах является обработка хрупких неметаллических материалов, а также контурное фрезерование печатных плат и сверление в них отверстий диаметрами 0,3... 3 мм.