ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Оптимизация параметров шпиндельного узла из "Конструирование металлорежущих станков " Сравнение важнейших характеристик опор шпинделей дает основание для целесообразного выбора типа опор в каждом конкретном случае в зависимости от требований и функционального назначения шпиндельного узла. [c.201] Точность вращения обеспечивают опоры всех типов, однако за счет эффекта усреднения первоначальных погрешностей изготовления гидростатические и аэростатические опоры при той же исходной точности способны обеспечить более высокую точность вращения шпинделя. [c.201] Наибольшую жесткость обеспечивают роликовые подшипники качения, однако в гидростатических подшипниках вполне возможно достигнуть жесткость, достаточную для обеспечения жесткости всего шпиндельного узла и несущей системы станка. Аэростатические подшипники из-за малых давлений воздуха имеют жесткость на порядок меньше. [c.201] Демпфирование особенно велико в гидростатических подшипниках, что в ряде случаев может существенно повысить виброустойчивость несущей системы и снизить шероховатость поверхности обрабатываемой детали. В аэростатических подшипниках демпфирование значительно ниже из-за сжимаемости воздуха и малой его условной вязкости. [c.201] Весьма высокую грузоподъемность в широком диапазоне изменения нагрузок обеспечивают подшипники качения. Наименьшие нагрузки выдерживают аэростатические опоры из-за малых давлений в системе питания. [c.201] Потери на трение в аэростатических подшипниках, особенно при больших скоростях, намного меньше, чем в опорах других типов. Это обстоятельство делает их наиболее перспективными для шпинделей особо быстроходных станков. [c.201] Для надежной работы гидростатических и особенно аэростатических опор необходимы тщательная защита от загрязнений, устройства аварийной безопасности и высокая надежность системы питания. При открытом расположении подшипники качения являются единственно пригодными опорами. [c.202] В качестве возможной комбинации опор различного типа следует указать на гидростатические опоры с уплотнениями в виде аэростатических вспомогательных опор по краям подщипников (см. рис. 170). Комбинированные опоры, разработанные в Московском станкоинструментальном институте, успешно зарекомендовали себя в качестве опор шпинделей различных станков даже при вертикальном их расположении. Важным положительным свойством гидростатических и в меньшей мере аэростатических опор является их управляемость. Величину зазоров в подшипниках,, а вместе с этим и положение шпинделя можно непрерывно автоматически регулировать в определенных, пределах, что особенно важно в системах автоматической компенсации погрешностей к в системах адаптивного управления. [c.202] Расположение опор шпинделя оптимизируют путем анализа жесткости шпиндельного узла. Обычно в станках применяют шпиндели на двух опорах, поскольку дополнительные опоры хотя и повышают несколько жесткость и виброустойчивость станка, но сильно при этом усложняют конструкцию, технологию изготовления и сборку шпиндельного узла. [c.202] Решение кубического уравнения дает значения %опт (РИС. 174, б) в зависимости от жесткости шпинделя и его опор. На рис. 175 представлены значения оптимального размещения опор шпинделя при примерно одинаковой жесткости опор (кривая 1), что соответствует гидростатическим подшипникам и некоторым конструкциям на опорах качения, а также в случае, когда жесткость передней опоры сильно (в 10 раз) превышает жесткость задней опоры шпинделя (кривая. 2). [c.203] Виброустойчивость шпиндельного узла во многих типах станков существенно влияет на устойчивость всей несущей системы станка и вибрации в процессе обработки на нем деталей. Шпиндель как упругая балка на податливых опорах имеет бесконечно большое число собственных частот колебаний, но практическую важность для общей виброустойчивости станка представляет обычно лишь низшие частоты колебаний. [c.205] Для устранения опасности р езонанса собственная частота колебаний должна отличаться от угловой частоты враш,ения на 25—30%. [c.206] Обычно в шпинделях станков собственную частоту колебаний выдерживают не ниже 200 Гц, а в наиболее ответственных случаях повышают до 500 Гц. [c.206] По коэффициентам жесткости пересчитывают величину нагрузки на всех участках. Опоры рассматривают как нелинейно податливые. При этом учет нелинейности возможен методом итераций до тех пор, пока наибольшая реакция на опоре при последующем приближении не отличится более чем на 5%. Весь алгоритм при расчете шпиндельного узла на жесткость и определении его амплитудно-частотной характеристики обычно состоит из управляющего блока и набора подпрограмм. [c.207] Вернуться к основной статье