Допустимые значения температуры нагрева наружного кольца подшипника качения в с

Класс точности станка	Н	П	В	А	С
Допустимая температура нагрева наружного кольца подшипника, °С	70	50	40	35	28

Виброустойчивость оценивается по амплитуде волнистости на обработанной поверхности, амплитуде колебаний корпуса шпиндельной бабки, максимальным количеством металла, срезаемого с заготовки в единицу времени без потери станком устойчивости, частотами собственных колебаний.

Виброустойчивость прямо зависит от динамической жесткости, которая в свою очередь зависит от статической жесткости и демпфирования.

Долговечность оценивается продолжительностью работы в часах до тех пор, пока показатели качества работы (точность, нагрев, виброустойчивость и др.) находятся в допустимых пределах.

Экономичность оценивается суммарными приведенными затратами на изготовление и эксплуатацию.

На третьем этапе проектирования выбирается тип опор шпинделя.

Выбирается прежде всего в зависимости от требуемой точности вращения шпинделя, точности обработки и частоты вращения.

Для выбора типа опор предложена табл. 5.8.

Согласно опыту промышленности и данным табл. 5.8 для высокоточных шпиндельных узлов (круглость обработанных образцов r ≤ 1,0 мкм), следует выбирать гидростатические подшипники при переменной частоте вращения шпинделя.

Для шпиндельных узлов, где требуется точность обработки в пределах 0,5  r  2 мкм, но при этом необходима большая долговечность узла при постоянной высокой частоте вращения, следует применять гидродинамические подшипники.

Таблица 5.8

Выбор типа опор в зависимости от основных параметров шпиндельного узла

Тип подшипников опор	Мощность холостого хода, N, кВт	Радиальное и осевое биения шпинделя, , мкм	Шероховатость обработанной поверхности, Ra, мкм	Отклонение от круглости обработанной поверхности, r, мкм	Скоростной параметр, dn, мм· мин-1
Подшипники качения	Ш 24/15 0,7 кВт	1	0,32	1	0,1 · 106
Гидродинамические подшипники	Ш 24/15 3,5 кВт	0,5	0,16	0,5	0,1 · 106-1 · 106
Гидростатические подшипники	ЭГС 24/25 4,5 кВт	0,05	0,08	0,2	0-1,5 · 106
Подшипники с воздушной смазкой	А 24/25 1,9 кВт	0,05	0,04	0,5	0-3 · 106
Магнитные подшипники	–	0,1-0,5	Шероховатость – 0,08 Волнистость – 0,3-0,5	1,5-3	0-4 · 106

Для особо высокоскоростных и точных шпиндельных узлов целесообразно выбирать в качестве опор подшипники скольжения с воздушной смазкой.

Магнитные опоры в настоящее время начинают только разрабатывать для высокоскоростных электрошпинделей. Есть примеры их применения на отдельных станках для скоростного фрезерования.

В большинстве остальных случаев (отклонение от круглости обработанных деталей r  1 мкм) следует применять для опор шпинделей подшипники качения, при этом суммарные приведенные затраты наименьшие.

На четвертом этапе для шпиндельных узлов на опорах качения выбирается компоновочная схема.

Если задан диаметр шпинделя в передней опоре d_к по станку-прототипу или с учетом требуемой жесткости и передаваемой мощности, а также из других соображений, то компоновочная схема находится по параметру быстроходности dn.

Если d_к не задан, то по группе станка, быстроходности и из других соображений можно выбрать компоновочную схему и по ней найти d_к.

Для современных токарных, фрезерно-сверлильно-расточных и некоторых шлифовальных станков с ЧПУ отношение передаваемой мощности к диаметру лежит в пределах кВт/мм. Для электрошпинделейкВт/мм.

На пятом этапе проектирования определяются зависимые проектные параметры.

Диаметр шпинделя на переднем конце определяется в зависимости от основного размера и группы станка по соответствующему ГОСТу. Диаметр между опорамиd_м выбирается по возможности ближе к d с целью увеличения жесткости . В конструкциях некоторых шлифовальных станков с монтажом подшипников с каждого конца шпинделя для повышения жесткости. Диаметр шпинделя в задней опореd_з и на заднем конце выбирается по возможности ближе к d_м в пределах .

Расстояние между опорами на данном этапе определяется приближенно . Для шпинделей на роликоподшипниках выбирается меньшее значение, на шарикоподшипниках – большее значение, диаметр отверстия –.

Прочерчивается передний конец шпинделя с опорой и конструктивно определяется длина переднего конца шпинделя а. При этом необходимо учитывать, что для повышения точности вращения и жесткости а нужно выполнять как можно короче. Выбирается тип уплотнений опор.

На этом этапе в зависимости от класса точности станка выбирается тип приводного элемента (если он не задан). Для этого можно воспользоваться табл. 5.9.

Таблица 5.9