3.1. Проектные параметры и критерии шу

Для проектирования шпиндельного узла (ШУ) необходимо выбрать исходные данные, проектные параметры, проектные критерии ограничения.

Проектными параметрами ШУ являются независимые и зависимые переменные параметры, которые полностью н однозначно определяют конструкцию ШУ.

К независимым параметрам ШУ относятся:

1) компоновочные параметры: тип опор, число опор, компоновка опор, тип системы смазки;

2) геометрические параметры: диаметр шпинделя в передней опоре (d) , вылет переднего конца (а), межопорное расстояние (l)₉ место расположения приводного зубчатого колеса или шкива (в);

3) Внутренние параметры опор: радиальный внутренний зазор-натяг опор качения (l) или преднатяг (Fa), зазор-натяг посадки опор качения (Н), точность опор и сопряженных деталей, параметры опор скольжения.

К зависимым проектным параметрам относятся: диаметр шпинделя на переднем конце (d_K), диаметр шпинделя между опорами (d_M), диаметр шпинделя в задней опоре (d₃)и на заднем конце.

Проектными критериями для ШУ являются: точность вращения и обработки, жесткость, нагрев опор, долговечность, виброустойчивость, себестоимость изготовления.

Численные значения ряда критериев, которым должен удовлетворять проектируемый ШУ, определяются из технического задания на проектирование станка.

3.2. Выбор проектных критериев

Точность вращения - характеризуется радиальным и осевым биением переднего конца шпинделя и некруглостью обработанных деталей.

Для станков общего назначения допустимые величины биений назначаются в зависимости от класса точности станка по Государственным стандартам: ГОСТ 8-82Е - Станки металлорежущие. Общие требования к испытаниям на точность: ГОСТ 18097-92 - станки токарные и токарно-винторезные. Нормы точности и жесткости: ГОСТ 18101-99 - станки продольно-фрезерные. Нормы точности и жесткости: ГОСТ I8098-99E - станки координатно-расточные и координатно-шлифовальные. Нормы точности: ГОСТ 25-90 - станки внутришлифовальные. Нормы точности и жесткости: ГОСТ 9726-93 - станки фрезерные вертикальные с крестовым столом. Нормы точности и жесткости.

В качестве примера в табл. 3.1 даны нормы точности шпиндельных узлов токарно-винторезных станков, с максимальным диаметром обрабатываемых деталей от 250 до 400 мм.

Соотношения допусков строятся по геометрическому ряду со знаменателем ряда φ = 1,6.

Для специальных станков допуск на радиальное и осевое биения шпинделя назначается исходя из требуемой точности обработки, можно принять

Таблица 3.1

Класс точности станка	Радиальное биение центрирующей шейки шпинделя; менее, мкм	Осевое биение шпинделя, менее, мкм	Радиальное блуждающее биение шпинделя, менее, мкм	Некруглость изделия после чистовой обработки; менее, мкм
П	7	5	4	5
В	5	3	2,5-1,6	3
А	3	2	1,6	2
С	1,8	1,2	1	1,2

Где - допуск и соответствующий размер обрабатываемой детали. Радиальное биение контрольной шейки шпинделя представляет векторную сумму погрешности формы и эксцентриситета самой контрольной вейки и блуждающего биения. Причиной появления блуждающего биения являются погрешности опор. В • ряде случаев обработки погрешность формы и эксцентриситет контрольной шейки шпинделя не влияют на точность (шлифовальные шпиндели, шпиндели токарных станков). В этих случаях для оценки ожидаемой точности обработки необходимо определять блуждающее биение.