1. Токарные станки

Наибольший диаметр обработки, мм	125	160	200	250	315	400	500
Максимальный диаметр шпинделя D, мм	92	108	133	165	210	280	380

2. Фрезерные станки

Ширина стола, мм	100	125	160	200	250 320	400	500	630
Номер конуса под инструмент	30		40		45 (50)		55	60
Диаметр шпинделя d, мм	69,839		88,882		10,1,6 (128,570)		152,4	121,44

Динамические характеристики шпиндельного узла включают частоту собственных колебаний, АФЧХ, динамическую жесткость, форму колебаний на собственной частоте. Собственная частота шпинделя должна превышать максимальную частоту вращения не менее чем на 30% (большинство шпинделей работают в дорезонансной зоне).

Собственную частоту увеличивают, изменяя d, а и Ь. Колебания шпинделя на холостых ходах являются след­ствием действия центробежных сил, возмущений от подшипников (форма рабочих поверхностей колец и шариков), а также привода (кинематических погрешностей колес, изменения натяжения в ветвях ременной передачи из-за ошибок шкивов и ремней и т. п.). Меньший уровень вибрации наблюдается при использовании подшипников более тяжелых серий. Расчет АФЧХ и динамической жесткости носит качественный характер.

Энергетические потери характеризуются моментом трения и мощностью холостого хода и учитываются при выборе опор, при назначении мощности привода. Следует иметь в виду, что высокоскоростные шпиндели имеют весьма большие потери мощности на трение при большой частоте вращения. При трогании с места потери на трение в 1,5—2 раза выше, чем при вращении. Двухрядный роликоподшипник имеет примерно вдвое больше потери, чем радиально-упорный шариковый подшипник. Потери на трение гидростатических и гидродинамических опор при высоких скоростях (15—20 м/с) превышают потери опор качения.

Нагрев опор приводит к изменению натяга в подшипниках, к тепловому смещению конца шпинделя. Средняя температура опор не должна превышать 50—60 °С. В зависимости от класса точно­сти станка допускается следующая температура опор:

Табл. 3

Класс точности станка	Н	П	В	А	С
Допустимая температура, °С	60	50÷56	40÷45	35÷40	28÷30

Нагрев опор сильно зависит от смазочного устройства.

Допустимое смещение конца шпинделя, вызванное статическими, динамическими деформациями или тепловыми явлениями, определяется особенностями работы станка.

Срок службы шпиндельного узла не регламентируется, ограничивается, как правило, износом опор качения и составляет 10000—30000 ч.

В табл.4 приведена классификация шпиндельных узлов по различным признакам. По виду опор различают шпиндельные узлы на подшипниках качения (1) (более 90%), гидростатических (2), гидродинамических (3), аэростатических (4) и электромагнитных опорах (5). Наиболее универсальными являются под­шипники качения, однако точность их ограничена, как правило 2 мкм, в то время как бесконтактные опоры по этому показателю существенно лучше.

Т абл. 4

В табл. 5 приведено сравнение различных шпиндельных, опор.

По совокупности признаков наилучшими являются опоры качения, которые применяют в большинстве случаев. Только при особых требованиях (точность, демпфирование, быстроходность) переходят к опорам других типов. В зависимости от расположения опор используют (см. табл. 4) двухопорные (6) или трехопорные (7) шпиндельные узлы, а также узлы с передним (8), задним (9), а) расположением осевых подшипников. В отдельных случаях, например, при упругой установке опор, а также при коротких шпинделях применяют шпиндельные узлы с установкой осевых подшипников в передней и задней стенке (10). Наиболее распространены двухопорные шпиндельные узлы, как наиболее простые и точные; трехопорные шпиндельные узлы используют редко для повышения жесткости и виброустойчивости. С позиции тепловых деформаций предпочтительной является схема с передним расположением осевых опор (8), однако для упрощения конструкции, обслуживания, сборки применяют и заднее расположение опор.

Табл. 5

Сравнение шпиндельных опор

Признак	Тип опор
	качения	гидростатические	гидродинами­ческие
Демпфирование	Н	В	С
Точность враще­ния	С (2 мкм)	В (0,5 мим)	В (1 мкм)
Статическая жесткость	В	В	С
Быстроходность	С	С	С
Потери мощности	Н	С	В
Износ	С	Н	С
Возможность охлаждения	Н	В	С
Стоимость	Н	В	С
Надежность	В	Н	С