2.7. Пристосування для визначення зазорів

і жорсткості шпиндельних груп

Після правильно виконаного ремонту шпиндельних груп верстатів передбачена конструкцією жорсткість їх деталей, як правило, не змінюється. Проте мають місце порушення характеру з’єднання деталей і зниження контактної жорсткості, що обумовлені виникненням „шкідливих” зазорів. Відмічене негативно позначається на жорсткості шпиндельної групи в цілому. У зв’язку з вищевикладеним, при ремонті обладнання дуже важливо своєчасно визначити характер зміни жорсткості та фактичну величину зазорів і прийняти раціональне рішення для забезпечення їх оптимальних значень. Про жорсткість судять за величиною пружного відтискання деталей при певному їх навантаженні, тоді як зазори визначають за значенням остаточної деформації після зняття навантаження.

Складання та регулювання шпиндельної групи повинні здійснюватись висококваліфікованими фахівцями. Зокрема, регулювання підшипників проводиться після перевірки шпиндельної групи на жорсткість. Розглянемо, наприклад, як виконується дана операція при проведенні ремонту токарно-гвинторізного верстата моделі 16К20. Згідно із регламентованою послідовністю, яка міститься в керівництві з експлуатації верстата, на станині під фланцем шпинделя установлюється домкрат з перевіреним в лабораторії динамометром. Далі за допомогою домкрата через прокладку, що захищає шпиндель від пошкоджень, до його фланця в напрямку знизу вверх прикладається зусилля. Зміщення шпинделя контролюється атестованим індикатором з ціною поділки 1 мкм, що установлюється на бабці шпинделя в положенні, при якому його вимірювальний штифт дотикається до верхньої твірної фланця шпинделя. Жорсткість шпинделя вважається оптимальною, якщо при створенні на ньому зусилля 450 - 500 Н, відхилення не перевищує 1 мкм. У випадках же, коли величина його відрізняється від вказаної в більший або в менший бік, це свідчить про відповідно недостатнє або надмірне затягування підшипника шпинделя [4].

Пристрій для визначення зазору в передньому підшипнику шпинделя

Для визначення зазору в передньому підшипнику шпинделя токарно-гвинторізного верстата моделі 1Е61Пм, згідно із рекомендацією заводу-виготовлювача, використовують пристрій, зображений на рис. 2.19.

Пристрій установлюють основою 8 на напрямні станини 9, при цьому натискний палець 3 повинен розташовуватись під буртом шпинделя 11. Важіль 7 врівноважується шляхом прикладення до його лівого плеча зусилля Q, в результаті дії якого натискний палець 3, контактуючи зі шпинделем, не створює на ньому навантаження. Вимірювальний штифт індикатора 2 дотикається до шпинделя у верхній точці; нуль шкали індикатора, що має ціну поділки 1 мкм, суміщений з його стрілкою. Після врівноваження описаної статичної системи здійснюють відтискання шпинделя вверх шляхом прикладення навантаження Q’, внаслідок чого на ньому створюється зусилля Р, що можна визначити за формулою Р = =Q’·l/l₁, де l і l₁ - довжини відповідних плеч, які відносяться як 1 до 30. Навантаження Р східчасто збільшують через 100 Н до 1500 Н. Відповідні значення відтискання шпинделя визначають за шкалою індикатора. За величинами Р та показан-нями індикатора будують графік [2], що характери-зує зміщення шпинделя під дією прикладеного кон-трольного зусилля.

П ід час проведення випробування додатне (спрямоване вверх) макси-мальне навантаження на шпинделі створюють де-кілька разів, установлю-ючи кожного разу шкід-ливе пружне відтискання; далі вузол навантажують кілька разів у від’ємному (зверху – вниз) напрямку і знов вимірюють величину зазору після зняття прикла-деного зусилля. Зазор в підшипниках характеризу-ється величиною А.

Гідродинамометр для контролю жорсткості шпиндельних груп

Експериментальними дослідженнями [5] установлено, що найбільш точно зазори та жорсткість шпинделів можуть бути визначені при їх осьовому та радіальному навантаженні по черзі в двох протилежних напрямках. Для випробування застосовують гідродинамометр (рис. 2.20), що відповідає вищенаведеним вимогам і забезпечує навантаження у взаємно перпендикулярних відносно осі шпинделя напрямках, величина якого може змінюватись від 0,2 до 200 кН.

Динамометр містить корпус 5, поршень 16 з ущільненнями 19, золотник 6, манометр 8, кришки 3, 14 з хвостовиками для з'єднання їх за допомогою пальця 2 з перехідником 1, заглушки 4, 12, вилку 17, з’єднану з поршнем через стержень 18. Порожнина 11 між торцями золотника та заглушками 4, 12, а також порожнини 15, 20 між торцями поршня 16 та кришками 3, 14 з’єднуються між собою каналами 13. Вказані порожнини заповнені робочою рідиною (мінеральним маслом) і служить для передачі на шпиндель верстата навантажувального зусилля, що контролюється за допомогою манометра. Під час випробовування шпинделя при навантаженні поршня 16, наприклад, в напрямку ліворуч – праворуч тиск робочої рідини в порожнині 15 підвищується. Рідина через канал 13 витісняється в порожнину 11, в результаті чого золотник 6 зміщується у п ротилежному відносно руху поршня напрямку до упору в заглушку 4. При цьому одна з виточок 9 з’єднується з отвором 7 і робоча рідина через канал 10 золотника надходить до манометра, який показує зусилля, що розвивається. На етапі переміщення поршня у оберненому напрямку золотник 6 зміститься у вихідне положення і відкриє доступ робочій рідині до манометра з боку протилежної порожнини 20.

Для проведення випробування перехідник 1 (рис. 2.21, а) динамометра з’єднують зі шпинделем за допомогою шомпола 2, а вилку 3 закріплюють у різцетримачі, лещатах або притискачами. Вимірювання величин відтискань та переміщень здійснюють індикаторами з ціною поділки 1 мкм, що закріплені на стояках, установлених на нерухомих поверхнях верстата (переважно на корпусі шпиндельної бабки). Вимірювальні штифти індикаторів підводять до торцевої та циліндричної поверхонь ступеня шпинделя найбільшого діаметра - відповідно в осьовому та радіальному напрямках. Перевірку величин осьових відхилень шпинделя здійснюють індикатором І1, тоді як вимірювання радіальних зазорів і жорсткості виконують за допомогою двох індикаторів І1 та І2 ( рис. 2.21, б), за якими одночасно визначають відхилення в передній опорі шпинделя та в задньому підшипнику.

Для перевірки пристосування закріплюють на шпинделі і піддають останній осьовому та радіальному навантаженням. На кожному етапі навантажувальне зусилля створюється спочатку у додатному напрямку (в тому ж самому, в якому діє відповідна складова сили різання), при цьому визначається пружне відтискання. Потім навантаження знімають і фіксують показання індикатора, установлюючи величину зміщення шпинделя. Далі шпиндель навантажують у від’ємному напрямку, вимірюють значення відтискання, знімають навантаження та визначають величину зміщення (зазору), внаслідок якого виконавчий елемент не повернувся у вихідне положення. Отримані при перевірці шпиндельних груп значення відхилень заносять у відомість випробовування, після чого за допомогою нормативних таблиць, розроблених для верстатів конкретних моделей [2], визначають стан складальної одиниці.