Главное меню

Пишите нам stanok@mashstanko.ru
+7 (34145) 5-77-07 +7 (34145) 4-83-78

Вы здесь

МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ

Версия для печатиВерсия для печати

(МРС)

Лекция 8

  1. Шпиндели и их опоры
  2. Станины и направляющие

Шпиндели и их опоры

ШПИНДЕЛИ

      Шпиндель — одна из наиболее ответственных деталей станка.

      Шпиндельные узлы предназначены для осуществления точного вращения инструмента или обрабатываемой детали. Они входят в базовую группу узлов станка и в значительной мере определяют ее жесткость и виброустойчивость.

      К шпиндельным узлам станков предъявляют следующие основные требования: точность вращения, определяемая радиальным, осевым и торцовым биением предельного конца шпинделя; жесткость, характеризуемая величиной упругих деформаций шпинделя под действием сил, возникающие при обработке; виброустойчивость; износостойкость.

      Шпиндели изготавливают в виде полых или цельных валов, и их конструктивное оформление зависит от способа крепления инструмента или обрабатываемой детали на его переднем конце.

Основные типы концов шпинделей

Передние концы шпинделей станков общего назначения стандартизованы.

Центрирование обеспечивается конусным сопряжением типа конуса Морзе (№1, 2, 3, 4, 5 и др.). при ручной смене инструмента.

Конусами 7:24, при автоматической смене инструмента в станках с программным управлением и конусами 1:3 в шлифовальных станках.

      В качестве основного материала для шпинделей применяют среднеуглеродистую конструкционную сталь 45 с последующим улучшением (закалкой с высоким отпуском до твердости HRC 22—28).

      При повышенных требованиях к шпинделю и необходимости обеспечения высокой твердости его поверхности применяют сталь 20X, 40X, с закалкой и отпуском до HRC 40 - 62.

      Для шпинделей тяжелых станков применяют марганцовистые стали типа 50Г2 с последующей нормализацией или закалкой и высоким отпуском до HRC 28—38.

      Для изготовления полых шпинделей большого диаметра иногда целесообразно применять серый или высокопрочный чугун с шаровидным графитом в литой структуре.

Шпиндельные опоры

      В качестве опор шпинделей станков применяют подшипники качения и скольжения.

Шпиндельные опоры Шпиндельные опоры Шпиндельные опоры Шпиндельные опоры Шпиндельные опоры

Рис. Основные виды опор шпинделей.

  • а) подшипник качения;
  • б), в) подшипники скольжения с жидкой смазкой (б – гидродинамические, в - гидростатические);
  • г) подшипник с газовой смазкой;
  • д) активный магнитный подшипник.

      Выбор класса точности подшипника определяется допуском на биение переднего конца шпинделя, который зависит от требуемой точности обработки.

Разновидности шпиндельных подшипников
  • - Подшипник с коническим роликом (хорошая жесткость, минимальная быстроходность)
  • - Двухрядные роликовые подшипники с короткими цилиндрическими роликами
  • - Шариковые радиально-упорные подшипники (быстроходные, минимальные потери на трение)
  • - Радиально-упорные двухрядные шарикоподшипники (работают в паре с радиальными).
  • - Упорные шариковые подшипники применяются в средних частотах вращения.

      Обычно в передней опоре применяются более точные подшипники, чем в задней.

Конструкции шпиндельных узлов

      Конструктивное оформление шпиндельных узлов отличается чрезвычайным многообразием; рассмотрим несколько характерных примеров.

      Большим распространением пользуются шпиндельные узлы, в опорах которых применяются двухрядные роликовые подшипники с коническим отверстием внутреннего (серия 3182100). На подобных подшипниках монтируются шпиндели токарных, фрезерных, расточных и координатно-расточных и других станков.

Шпиндельный узел станков

Рис. 1. Шпиндельный узел станков: а - 1К62;16К20 и др.; б - 6Н83 и др.

СТАНИНЫ И НАПРАВЛЯЮЩИЕ

      Станиной называют основную часть станка, на которой монтируют его узлы, механизмы и детали, и которая в течении срока службы станка обеспечивает возможность обработки заготовок с заданными режимами и точностью.

      Станины подразделяют на горизонтальные, наклонные и вертикальные (стойки).

Сечения горизонтальных и наклонных станин

Рис. 2. Приведены варианты сечений горизонтальных и наклонных станин.

Чугуная литая стойкаТокарный станок ТВ-16 с горизонтальной станиной


Рис. Токарный станок ТВ-16 с горизонтальной станиной


Токарный станок с ЧПУ с горизонтальной станиной


Рис. Токарный станок с ЧПУ с горизонтальной станиной


Наклонная станина станка ТС 300

Рис. Наклонная станина станка ТС 300.

Наклонная станина станка ТС 300

Рис. Наклонная станина станка ТС 300.

Бесконсольный вертикально-фрезерный станок фирмы DEKA

Рис. Бесконсольный вертикально-фрезерный станок фирмы DEKA

Станок 2Н118

Рис. Станок 2Н118

Вертикально-фрезерные станки с ЧПУ со сменными паллетами – QUASER


Рис. Вертикально-фрезерные станки с ЧПУ со сменными паллетами – QUASER



Направляющие скольжения


Рис. 5. Направляющие скольжения:
а — закрытые; б — открытые


Вертикально-фрезерный станок ВМ127 Вертикально-фрезерный станок ВМ127 и Вертикально-фрезерный консольный станок ВМ127М

Основным материалом для изготовления служит чугун — для литых станин и сталь — для сварных станин.

Для изготовления станин тяжелых станков иногда применяется железобетон.

Для станин станков высокой точности применяется искусственный материал - синтегран, изготовляемый на основе крошки минеральных материалов и смолы. Этот материал характеризуется незначительными тепловыми деформациями.

Направляющие

Направляющие являются наиболее ответственной частью станины и служат для обеспечения прямолинейного или кругового перемещения инструмента либо обрабатываемой заготовки и связанных с ними узлов станка.

Направляющие бывают: скольжения и качения.

Направляющие скольжения и качения с использованием промежуточных тел качения (шариков или роликов) получили значительное распространение в станках.

Направляющие бывают закрытыми (рис. 5, а), когда подвижный узел станка имеет одну степень свободы, и открытыми (рис. 5, б). Основные формы направляющих скольжения показаны на рис. 6.

Направляющие скольжения


Рис. 5. Направляющие скольжения:
а — закрытые; б — открытые


Направляющие скольжения


Рис. 6. Основные формы направляющих скольжения:
а — плоские; б — призматические; в — в форме ласточкина хвоста; г — цилиндрические (штанговые).



В станках очень часто используют комбинированные направляющие, когда одна из них выполнена как плоская, а вторая — как призматическая, V-образная или в виде половины ласточкина хвоста.

Направляющие качения


Рис. . Схемы наиболее распространенных направляющих качения:
а — открытые; б — закрытые



В последнее время в станках все шире применяют направляющие качения, в которых для перемещения узлов станка используют тела качения — шарики или ролики.

Направляющие качения подобно направляющим скольжения могут быть открытыми (рис. , а) и закрытыми (рис. , б).