Коническом двухрядном в передней опоре

В корпусе 1 соосно с наружным кольцом подшипника 2 установлены неподвижный стакан 3 и выполненный кольцевым неподвижный цилиндр 4. В полости 5 размещены подвижное кольцо 6, конический термоэлемент 7, выполненный из материала с другим коэффициентом теплового расширения в виде клинового кольца, и неподвижное кольцо 8, сопряженные своими коническими торцами.

С противоположного торца кольцевого цилиндра 4 выполнены отверстия, в которых установлены поршни 9.

Поршни 9 во время работы перемещаются от воздействия давления масла или при радиальном расширении (сужении) термоэлемента 7, выполненного из материала с большим (меньшим) коэффициентом теплового расширения, и воздействуют на нажимной стакан 10.

Стакан 10 в свою очередь воздействует на торцы роликов 11 подшипника 2, перемещая их, что меняет радиальный зазор или натяг в подшипнике 2.

Шпиндельный узел на рис. 5.6 соответствует компоновке 4 из рис. 5.3. Эта конструкция в передней опоре имеет двухрядный роликоподшипник, что повышает радиальную жесткость опоры, а следовательно, и виброустойчивость особенно на операциях прорезки канавок и отрезки заготовок. Установка в передней опоре упорно-радиального шарикового подшипника позволила повысить быстроходность почти в два раза.

Рис. 5.6. Конструкция шпиндельного узла с упорно-радиальным подшипником

В передней опоре

На рис. 5.7 показана фрезерная головка вертикально-фрезерного станка с ЧПУ с регулируемым электроприводом (мотор-шпиндель), предназначенная для скоростного фрезерования мощностью 30 кВт, n = 10000 мин^-1.

Рис. 5.7. Конструкция шпиндельного узла на шариковых

радиально-упорных подшипниках

В этой конструкции вес шпинделя с ротором направлен вниз и соизмерим с предварительным натягом радиально-упорных шариковых подшипников передней опоры. Наружные кольца подшипников задней опоры установлены вверх по Т-образной схеме и подпружинены силой, направленной вверх.

Все компоновочные схемы рис. 5.3 представлены «запертой» передней опорой и «плавающей» задней. Этим достигается увеличение радиальной жесткости шпиндельного узла за счет защемляющего момента в передней опоре, уменьшение температурного удлинения переднего конца шпинделя и исключаются параметрические колебания и параметрическая неустойчивость. Так, в процессе резания под действием радиальной и периодически изменяющейся осевой силы резания в узлах с «плавающей» передней и «запертой» задней опорами появляются параметрические поперечные колебания, а при некоторых сочетаниях параметров может появиться и параметрическая неустойчивость.

Под действием радиальной силы шпиндель изгибается, а изменяющаяся осевая сила при этом влияет на параметр жесткости. Конструирование по схемам рис. 5.3 с «запертой» передней опорой исключает это явление.

Основными видами расчета шпиндельных узлов на подшипниках качения являются: расчет на точность вращения, на жесткость и тепловой [10].

Точность подшипников, которая регламентируется радиальным или осевым биением вращающегося кольца, во многом определяет точность вращения шпинделя. При этом радиальное биение передней _А и задней _В опор можно найти из простых геометрических соотношений, анализируя схему, приведенную на рис. 5.8, а. Радиальное биение конца шпинделя

.

а)	б)

Рис. 5.8. Схема биения шпинделя на опорах:

а – биения опор направлены в разные стороны; б – биения опор направлены в одну сторону

(селективная сборка подшипников)

Обычно принимают , где  – допуск на радиальное биение конца шпинделя.

Приняв, что , получим

; .

По величинам _А и _В выбирают подшипники соответствующего класса точности. Рекомендуемые классы подшипников шпинделей станков различной точности приведены в табл. 5.5.

Таблица 5.5