Шпиндельные подшипники токарных станков

Категория:
Токарные станки


Шпиндельные подшипники токарных станков

В качестве передней опоры шпинделя, воспринимающей радиальную нагрузку, наибольшее применение получил двухрядный радиальный роликовый подшипник с коническим отверстием внутреннего кольца серии 3182100 вследствие высокой грузоподъемности, жесткости, возможности регулирования радиального зазора и достаточно высокой быстроходности. Для восприятия1 осевых нагрузок в передней опоре могут устанавливаться радиально-упорные или упорные подшипники. В малых станках (1600В, D — 100 мм, 1Д601П, D = 125 мм; 1601, D ~ 125 мм) в передней опоре применяются радиально-упорные подшипники. В качестве задней опоры нашли применение следующие подшипники: радиальный шариковый (1Д601П, D — 125 мм; 1601, D ~ = 125 мм; 1604, D = 200 мм; 1П611, D = 250 мм); сдвоенные шариковые подшипники радиально-упорные серии 36000 или 46000, воспринимающие как радиальную, так и осевую нагрузки. (1К62, D = 400 мм; 1А625, D — 500 мм); упорный и радиальноупорный (1И611П, D = 250 мм; 1А616П, D = 320 мм; 1Е61М, D = 630 мм)-, двухрядный радиальный подшипник с внутренним конусом серии 3182100 (1А64, D = 800 мм; 165, D = 1000 мм; 1А670, D = 2000 мм); радиально-упорный с коническими роликами серии 2007100 (1А660, D = 1250 мм; 1А665, D = = 1600 мм). В некоторых станках в средине шпинделя введена третья опора (1А64, D = 800 мм; 165, D = 1000 мм).

Регулирование радиального зазора в опоре с двухрядным роликовым подшипником серии 3182100 осуществляется путем перемещения внутреннего кольца по конической шейке шпинделя. Для предотвращения перекоса внутреннего кольца и перетяжки подшипника на шпинделе между буртом шпинделя и внутренним кольцом подшипника спереди его часто устанавливают дистанционное кольцо с непараллельностью торцов не более 3 мкм. Чтобы устранить разборку шпиндельного комплекта для подшли-фовывания торцов кольца (при регулировании радиального зазора) применяются конструкции с разрезным передним дистанционным кольцом. Точность монтажа подшипников в значительной мере зависит от точности сопрягаемых деталей.

В шпиндельных опорах токарных станков находят применение конические роликовые подшипники типа «Garnet» и упорно-радиальные шариковые подшипники с углом контакта 60, предназначенные для установки в комбинации с подшипниками типа 3182100.

Для унифицированной гаммы отечественных средних токарных станков D ~ 250-4-500 мм в качестве шпиндельных опор приняты подшипники типа «Garnet». На рис. 2 приведена конструкция шпиндельного узла с использованием в передней опоре для восприятия осевых нагрузок упорно-радиального подшипника с углом контакта 60. Этот подшипник предназначен для применения в комбинации с подшипником типа 3182100.

Рис. 1. Подшипник с разрезным дистанционным кольцом и гайкой

На рис. 3 показаны шпиндельные опоры токарных станков на игольчатых подшипниках фирмы «Boley—Leinen» (ФРГ), применяемые для легких токарных станков. Устранение излишнего радиального зазора в игольчатых подшипниках осуществляется путем осевого перемещения и деформации наружных колец. Вследствие упругости этих колец создается предварительный натяг.

Конструкция шпиндельной бабки токарного станка НВХ-360 фирмы «Cazaneuve», представленного на рис. 4, отличается применением нормализованного шпиндельного комплекта с относительно коротким шпинделем в сборе с опорами на конических роликовых подшипниках и общей наружной гильзой, монтируемой в корпус шпиндельной бабки.

Подшипники скольжения находят применение в высокоточных станках и в ряде случаев в крупных и тяжелых токарных станках. Получают распространение новые типы подшипников скольжения — многоклиновые гидродинамические и гидростатические. В этих подшипниках устранен ряд недостатков обычных подшипников скольжения (одноклиновых), в связи с чем они широко применяются в высокоточных и быстроходных токарных станках.

Рис. 2. Шпиндель с упорно-радиальным подшипником с углом контакта 60

Рис. 3. Шпиндельные опоры на игольчатых подшипниках а — шпиндель на игольчатых подшипниках с упорными подшипниками в задней опоре; б — шпиндель на игольчатых подшипниках с упорно-радиальным подшипником в передней опоре

Из одноклиновых подшипников скольжения в токарных станках получили распространение подшипники для цилиндрической шейки по типу, изображенному на рис. 5, и для конической шейки по типу, изображенному на рис. 6. Регулирование диаметрального зазора в первом случае осуществляется путем осевого перемещения вкладыша, имеющего наружную коническую поверхность по коническому отверстию стакана, запрессованного в корпус шпиндельной бабки. Для обеспечения возможности регулирования вкладыш имеет надрезы и разрез по длине, который заделывается мягким материалом (деревом, фетром и т. д.). Однако наличие этой прорези ухудшает условия смазки.

Рис. 4. Шпиндельная бабка станкд НВХ-360 фирмы «Сага-neuve»

Другим недостатком указанного подшипника является искажение формы отверстия при регулировании, что вызывает необходимость частой перешабровки рабочей поверхности.

Подшипник, изображенный на рис. 6, лишен этих недостатков. Регулирование диаметрального зазора в нем осуществляется перемещением вкладыша вдоль конической поверхности шпинделя. В данном подшипнике при расположении осевой опоры сзади и перемещении шпинделя вперед при нагреве имеется возможность автоматического регулирования зазора в зависимости от скорости вращения шпинделя. Для этого необходимо опытным путем для каждой конструкции подобрать наиболее оптимальный угол конусности.

Недостатком конического подшипника является высокая трудоемкость доводки соприкасающихся поверхностей отверстия вкладыша и конической шейки шпинделя, а также и трудность регулирования.

Общим недостатком одноклиновых подшипников является нестабильность положения оси вращающегося шпинделя. Образование одною масляного клина не может обеспечить одинаковую жесткость в различных радиальных направлениях. Поэтому при колебаниях сил резания или воздействии динамических нагрузок, возникающих из-за неуравновешенности обрабатываемых деталей, одноклиновые подшипники не обеспечивают стабильной точности. Более совершенным типом гидродинамического подшипника скольжения является многоклиновый подшипник. Этот подшипник вследствие наличия нескольких масляных клиньев создает охват шейки шпинделя с разных сторон, обеспечивая тем самым постоянство положения оси шпинделя и равномерность жесткости в различных радиальных направлениях. Из многоклиновых подшипников наибольшее распространение получают подшипники, в которых опорные сегменты само устанавливаются в радиальном и осевом направлениях.

Рис. 5. Подшипники скольжения для цилиндрической шейки

Рис. 6. Подшипник скольжения для конической шейки 1.2 — гайки для регулирования зазора

На рис. 7 изображена конструкция шпиндельной опоры высокоточного станка 1В616 с подшипником ЛОН-58, разработанного в ЭНИМСе. В этом подшипнике на основании, на упругих ножках находятся опорные сегменты. Опорные сегменты за счет упругих ножек имеют возможность самоустанавливаться в направлении вращения и вдоль оси, что позволяет избежать увеличения кромочных давлений при несоосности рабочих поверхностей. Регулирование радиального зазора осуществляется упругим сжатием по торцам гайкой основания, имеющего форму арки. Для нормальной работы опорные сегменты должны находиться в масле.

Размеры подшипников ЛОН-58 нормализованы и приведены в руководящих материалах ЭНИМСа.

На рис. 8 изображена конструкция подшипника скольжения, применяемого в отечественном токарном станке 1Э610. В этом подшипнике в связи с деформированием средней части вкладыша относительно остальной его части создается масляный клин, давление в котором уравновешивает давление в масляных клиньях в основной части поверхности вкладыша.

Рис. 7. Шпиндельные опоры станка 1В616

Рис. 8. Подшипник скольжения со смещаемой средней частью

Рис. 9. Подшипник скольжения фирмы «Seibu»

Рис. 10. Гидростатический подшипник

Японская фирма «Seibu» применяет конструкцию подшипника скольжения, в котором в результате деформации стенок вкладыша воспроизведена схема многоклинового подшипника. В стенках вкладыша сделаны прорези. Под давлением масла на внутренней поверхности вкладышей создается волнистость и образуются масляные клинья аналогично схеме многоклинового подшипника.

В точных станках и в тяжелых станках с малым числом оборотов, когда трудно ожидать образования масляного клина из-за гидродинамического эффекта, находят применение гидростатические подшипники скольжения, в которых жидкостное трение и гарантированный для этого слой смазки создаются путем подачи масла под давлением в зазор между валом и вкладышем специальным насосом. Наибольшее распространение получает гидростатический подшипник с подводом масла через дроссель трения и отводом масла в осевом и тангенциальном направлениях. Дроссели обеспечивают поступление в каналы определенного количества масла.

Гидростатические подшипники ослабляют влияние погрешностей микро- и макрогеометрии рабочих поверхностей. В отличие от гидродинамических подшипников они работают более устойчиво в широком диапазоне скоростей и более долговечны.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум