3.5. Конструкции шу
В качестве примера конструктивного оформления ШУ на рис.(3.6) показан шпиндель пруткового автомата на подшипниках качения с приводом от зубчатых колёс, на рис. (3.7) узел передней бабки круглошлифовального станка со шпинделем в подшипниках скольжения и с клиноременным приводом.
В первом случае (рис.36) шпиндель 1 несет внутри и на своем конце механизмы зажима и подачи прутка. Опоры шпинделя, особенно на его переднем конце воспринимают значительные осевые и радиальные нагрузки при высокой точности вращения. Шпиндель шлифовального станка (рис.3.7) должен обеспечивать высокую виброустойчивость, поэтому здесь применены подшипники скольжения и ременный привод. Шпиндель выполнен сплошным, он воспринимает в основном только радиальные нагрузки. На рис. 3.8 приведён шпиндельный узел многоцелевого фрезерно-сверлильно-расточного станка с ЧПУ, входящего в ГПС, на рис. 3.8, а показан шпиндель многооперационного станка.
Из этих примеров видно, что шпиндельные узлы достаточно разнообразны по конструкции и к ним предъявляются требования, специфичные для данного вида станка.
Весьма важным при конструктивном оформлении узла является выбор передач на шпиндель. Он зависит в первую очередь от частоты вращения и передаваемой силы. Зубчатая передача более проста и компактна и передает значительные крутящие моменты, однако из-за ошибок шага она не всегда обеспечивает низкую шероховатость обработанной поверхности и, как правило, не применяется на шлифовальных, координатно-расточных отделочно-токарных и других станках. В станках с переменными силами резания (например, во фрезерных) с зубчатыми передачами уменьшается плавность вращения шпинделя и возрастают динамические нагрузки в деталях коробки скоростей.
Поэтому зубчатая передача применяется для частот вращения 35 об/с.
Для привода шпинделя
применяют как плоскоременные, так и
клиноремённые передачи. При расчете
привода характер нагрузки на шпиндель
учитывается коэффициентом
,
на который умножается значение окружной
силы:
при
спокойной работе (токарные, сверлильные,
шлифовальные станки),
при
значительных колебаниях нагрузки
(фрезерные, зубофрезерные станки) и
при
ударной нагрузке (долбежные, зубодолбежные,
строгальные станки).
Ременная передача может обеспечивать частоту вращения шпинделя 100 об/с и выше, когда скорости ремня достигают 60—100 м /с. Однако, для привода более скоростных шпинделей (например, внутришлифовальных станков) ременная передача уже не может обеспечить передачу требуемых нагрузок, так как под ремнем создается «воздушный мешок» и возможна его неустойчивая работа. В этом случае привод шпинделя может осуществляться пневматической турбиной до частоты вращения 1667 об/с или электрошпинделем, который применяется при частотах вращения 2500 об/с и выше. Высокочастотные электрошпиндели, которые представляют собой асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором на 200—800 Гц, несущие шлифовальный круг, наиболее полно удовлетворяют требованиям передачи для быстроходных шпинделей.
ШУ много целевого фрезерно-сверлильно-расточного станка с ЧПУ, входящего в ГПС приведена на рис.3.8