Основные узлы и механизмы станков. Кинематическая структура станков, страница 17

В шпиндельных узлах станков применяются опоры качения и опоры скольжения.

В качестве опор качения используются подшипники с двумя рядами цилиндрических роликов, с коническими роликами, шариковые и др. Для обеспечения высокой грузоподъёмности, точности вращения, повышенной жёсткости и минимального выделения теплоты применяют подшипники качения специальных конструкций. в кольцах подшипников могут предусматриваться отверстия и канавки, через которые смазочный материал подаётся непосредственно на дорожки качения, что увеличивает быстроходность опор и повышает надёжность их работы.

При проектировании шпиндельных узлов обычно применяют хорошо себя зарекомендовавшие в практике конструктивные схемы. В этой связи они стали типовыми и приводятся в справочных и учебных изданиях. Их отличительной особенностью является то, что осевая нагрузка воспринимается передней опорой, задняя опора при этом плавающая, т.е. не закреплена в осевом направлении. Это повышает радиальную жёсткость узла, уменьшает тепловые деформации переднего конца шпинделя.

Посадки подшипников качения оказывают большое влияние на точность вращения шпинделя и другие критерии работоспособности, так как они сказываются на величине и постоянстве предварительного натяга в подшипниках. Внутренние вращающиеся кольца подшипников следует устанавливать с небольшим натягом (–2…–4 мкм); наружные не вращающиеся кольца – с натягом в низкоскоростных шпиндельных узлах и с небольшим зазором в высокоскоростных.

Опоры скольжения применяют в шпиндельных узлах тех станков, где подшипники качения не могут обеспечить требуемой точности и долговечности работы. В качестве таких опор используют в зависимости от свойств гидродинамические и гидростатические подшипники, а также подшипники с воздушной смазкой.

Методы смазывания во многом определяют надёжность работы шпиндельного узла. Для подшипников качения применяют жидкий либо твёрдый (пластичный) смазочный материал. Следует чётко представлять, что вред приносит не только недостаток смазки (при этом появляется скольжение и износ тел качения), но и её избыток (увеличивается нагрев из-за интенсивного её перемешивания и расход мощности). Отмеченное, однако, относится не только к шпиндельным опорам.

Самым простым методом смазывания при горизонтальном расположении валов привода является смазывание разбрызгиванием, производимым одной из постоянно и быстро вращающихся шестерён привода. При этом методе масло подаётся в подшипники либо непосредственно, либо через специальный сборник. Следует учитывать, что в этом случае к подшипникам поступает масло, загрязнённое продуктами изнашивания шестерён коробки.

Циркуляционное (проточное) смазывание обеспечивает необходимый по условиям теплоотвода расход масла через подшипник и охлаждает его. В большинстве случаев система циркуляционного смазывания является общей для шпинделя и всей коробки скоростей, раздельные системы смазывания применяют для высокоскоростных шпиндельных узлов.

При капельном методе подшипники смазываются независимо от других элементов, что позволяет гарантировать снижение тепловыделения. В подшипники подаётся ограниченное количество масла (от 1 до 100 г за 1 час). При таком методе необходимо предотвращать попадание в подшипники смазки из коробки скоростей.

Смазывание масляным туманом применяют в высокоскоростных узлах. Для получения масляного тумана пропускают сжатый воздух через специальные маслораспылители. При прохождении воздуха с распылённым в нём маслом через подшипник осуществляется не только постоянное и равномерное смазывание, но и интенсивное его охлаждение. Избыточное давление воздуха в подшипнике препятствует попаданию в него внешних загрязнений.

Смазку впрыскиванием при строгом дозировании смазочного материала применяют для шпиндельных узлов, работающих в особо напряжённых условиях. В этом случае масло под давлением с помощью специальных дозаторов периодически впрыскивают через сопла непосредственно в зазор между сепаратором и кольцом подшипника. Тем самым преодолевается воздушный барьер, создаваемый подшипником при высоких частотах вращения.