8.1.4 Выбор типа подшипников для опор шпинделя

Тип подшипника выбираем по критериям точности, жесткости и частоты вращения шпинделя. Для средних многоцелевых станков высокой точности и высоким параметром быстроходности k = (3…5)·10⁵мм·мин^-1 применяем шариковые радиально-упорные подшипники схемы триплекс тандем «О» (передняя опора) серии 36116К (рис 8.2), роликовые радиальные двухрядные подшипники с короткими цилиндрическими роликами серии 3181113К (задняя опора), которые обеспечивают высокую точность вращения шпинделя, необходимую виброустойчивость, надежно работают при изменении нагрузок и удобны в эксплуатации.

Отметим, что передняя опора нагружена больше задней. Ее погрешности в большей степени влияют на точность обрабатываемых на станке деталей. Поэтому в передней опоре устанавливаем подшипники более точные, чем в задней (см. таблицу 8.2).

Таблица 8.2 – Рекомендации по выбору класса точности шпиндельных подшипников

Класс точности станка	Класс точности радиальных подшипников		Класс точности упорных подшипников
	передней опоры	задней опоры
П	5	5	5

Переднюю опору делают более жесткой, для чего в ней часто устанавливают сдвоенные подшипники. Для увеличения жесткости шпиндельного узла в целом подшипники, предназначенные для восприятия осевых нагрузок, целесообразно устанавливать в переднюю опору, а заднюю опору делать плавающей.

Переднюю опору делают более жесткой, для чего в ней часто устанавливают сдвоенные подшипники.

Рисунок 8.2 – Шариковые радиально-упорные высокоскоростные подшипники типа 36100К с углом контакта 15º

8.1.5 Обоснование схемы установки подшипников в опорах

В станкостроении найдены компоновочные решения шпиндельных узлов, удовлетворяющие требованиям к уровню их быстроходности, поэтому для достижения требуемой точности, жесткости и быстроходности шпиндельного узла принимаем компоновку следующего вида (см. рисунок 8.2)

Как видно из рисунка 8.2 передняя опора скомпонована из схемы триплекс-тандем «О» радиально-упорных подшипников, а в задней опоре роликовый радиальный двухрядный подшипник с короткими цилиндрическими роликами.

Данная схема установки подшипников позволяет получить необходимые максимальные значения частот вращения при соблюдении требуемой точности и жесткости шпиндельного узла, поэтому она вполне соответствует нашим требованиям.

Рисунок 8.2 – Упрощенная схема установки подшипников в шпиндельном узле

8.1.6 Выбор материала для шпинделя

Материал для шпинделя выбираем исходя из требований обеспечить необходимую твердость и износостойкость его шеек и базирующих поверхностей, а также предотвратить малые деформации шпинделя с течением времени (коробление).

Так как проектируемый станок с ЧПУ, то для его шпинделя требуется повышенная износостойкость поверхностей, используемых для центрирования приспособлений, поэтому применим предварительно материал 18ХГТ с цементацией и закалкой до твердости 56…60HRCэ.

Требования к твердости ответственных поверхностей шпинделя и толщине упрочненного слоя зависят от типа опор, точности станка и функции отверстия в переднем конце шпинделя. Наиболее высокая износостойкость, а значит, и твердость должна быть у опорных шеек шпинделя, устанавливаемого в подшипниках передней опоры и у других более ответственных поверхностей (см. таблицу 8.3).

Таблица 8.3 – Требования к твердости упрочненных поверхностей и

глубине упрочнения шпинделя

Ответственные участки шпинделя, подвергаемые упрочнению	Требуемая твердость HRCэ, не менее	Требуемая толщина упрочненного слоя, мм, не менее
Поверхность опорных шеек под подшипники качения	50	0.3
Поверхность метрического конуса	56	0.3
Наружные поверхности для посадки деталей привода	45	0.3
Поверхность шлицевого конца	45	0.8