Модернизировать плоскошлифовальный станок 3Б756

Шпиндель является одной из наиболее ответственных деталей станка.
От него во многом зависит точность обработки. Поэтому к шпинделю предъявляется ряд повышенных требований. Конструкцию шпинделя определяют: а) требуемая жёсткость, расстояние между опорами, наличие отверстия (для пропуска материала и для многих других целей); б) конструкция приводных деталей (зубчатые колёса, шкивы) и их расположение на шпинделе; в) тип подшипников и посадочные места под них; г) метод крепления патрона для детали или инструмента (определят конструкцию переднего конца шпинделя).
Шпиндели современных станков имеют довольно сложную форму. К ним предъявляются высокие требования по точности изготовления; часто до половины всех проверок на точность, проводимых при изготовлении станка, приходится на шпиндельный узел. Технические условия на изготовление шпинделей устанавливаются ГОСТом для станков данного класса.
Весьма важным является выбор материала шпинделя. Средненагруженные шпиндели изготавливают обычно из стали 45 с улучшением (закалка с высоким отпуском). При повышенных силовых нагрузках применяют сталь 45 с низким отпуском. Для шпинделей, требующих высокой поверхностной твёрдости и вязкой сердцевины, применяют сталь 45 с закалкой ТВЧ и низким отпуском. При повышенных требованиях применяют легированные стали 40Х, 38ХМЮА, 38ХВФЮА (шпиндели быстроходных станков), 20Х с цементацией, закалкой и отпуском, 12ХНЗ (быстроходные и тяжелонагруженные шпиндели) и другие малолегированные стали. Сталь 65Г применяют для крупных шпинделей.
Требования, предъявляемые к опорам шпинделей
Работа шпинделя зависит от типа его опор. Как известно, жёсткость шпиндельного узла, его виброустойчивость, а также точность вращения связаны с конструкцией опор. В качестве опор шпинделей применяют подшипники качения и подшипники скольжения с жидкостным трением.
Иногда оба типа подшипников можно применять с одинаковым успехом. Однако в большинстве случаев условия работы шпинделя определяют и наиболее целесообразный тип подшипника.
К опорам шпинделей предъявляют следующие основные требования.
1. Высокая точность вращения, так как отклонение оси вращения шпинделя непосредственно влияет на точность обработки. Эту точность могут обеспечить подшипники качения и скольжения. Однако и в последнем случае при изменении нагрузки или скорости происходит изменение положения оси вращения шпинделя, так как изменяется толщина масляной плёнки.
2. Опоры шпинделей должны быть долговечны. Подшипники качения имеют ограниченный срок службы и чем выше частота вращения шпинделя, тем ниже долговечность подшипников, поэтому для скоростных шпинделей повышение сроков службы подшипников является важной задачей. Нормальный срок службы подшипника качения принимается до 5000 ч. Подшипники качения в основном изнашиваются только в период пуска, останова или реверса станка, поэтому при редких включениях станка они долговечны и могут работать длительное время без ремонта.
3. Виброустойчивость – важное условие для работы высокооборотных шпинделей. Современные прецизионные подшипники качения отвечают требованию виброустойчивости. Подшипники скольжения обладают способностью гасить колебания, т.е. оказывать демпфирующее действие благодаря масляному слою.
4. Для универсальных станков необходимо, чтобы подшипники работали одинаково надёжно во всём диапазоне применяемых скоростей и нагрузок. В этом отношении преимущество подшипников качения неоспоримо, чем и объясняется их большое применение в станках.
5. Эксплуатационные преимущества – лёгкость замены, меньший уход и т.п. Подшипники качения в результате эксплуатационных преимуществ получили наибольшее применение для опор шпинделей. При работе шпинделя в подшипниках качения малая жёсткость внутреннего кольца подшипника приводит к тому, что погрешность формы шейки шпинделя почти полностью переходит на дорожки качения. Поэтому допуски на форму и размер шейки шпинделя должны соответствовать допускам прилегающего элемента подшипника.