Файл: Кашепава М.Я. Современные отечественные и зарубежные координатно-расточные станки обзор.pdf

2Д450Пр. Роликовые подшипники собственной конструкции без колец использует фирма Hauser (модель Р-325). Не имеют проме­ жуточных втулок шпиндели и гильзы станков малых типоразмеров фирмы SIP (модели МР-1Н и МР-2Р).

Отказ от подшипниковых колец объясняется стремлением уменьшить количество стыков в конструкции шпинделя и увели­ чить жесткость и виброустойчивость шпиндельного узла путем уве­ личения толщины стенок гильзы и диаметра шпинделя. Однако это решение требует специальных дорогостоящих сталей с худшей обрабатываемостью и освоения сложного процесса их термической обработки.

Конические роликоподшипники широко используются фирмами SIP, Mitsui Seiki; стала применять такие подшипники и фирма Kolb на станке модели ОРСО-70 вместо подшипников типа SKF.

Большое распространение на КРГС получили конические роли­ коподшипники типа Garnet. Однорядный конический роликопод­ шипник с буртом на наружном кольце в передней опоре полого шпинделя и однорядный конический роликоподшипник с широким наружным кольцом и встроенными пружинами в задней опоре ис­ пользованы в станке модели 3SOE фирмы Dixi.

Однорядный конический роликоподшипник с буртом на наруж­ ном кольце в передней опоре полого шпинделя и однорядный кони­ ческий роликоподшипник без бурта на наружном кольце в задней опоре установлены в отечественных КРГС моделей 2459, 2458 и 2457.

Особенности подшипников типа Garnet [20]: сепаратор с отвер­ стиями занимает почти все свободное пространство между дорож­ ками качения наружного и внутреннего колец; применяются полые ролики; создается система каналов, по которым под влиянием центробежных сил циркулирует смазка.

В сепараторе переднего кольца двухрядных роликоподшипников Garnet на один ролик больше, чем в сепараторе заднего кольца, что улучшает динамические свойства подшипника. Бурт на наруж­ ном кольце позволяет использовать при монтаже очень удобную базу в виде плоского торца шпиндельной бабки.

Подшипники типа Garnet обеспечивают высокие точность, жест­ кость, динамические свойства и дают возможность проводить на станках получистовое растачивание и фрезерование с высокой про­ изводительностью. Вместе с тем они вызывают больший нагрев, чем цилиндрические роликовые подшипники, поэтому необходимо (особенно для КРС классов точности А и С) применять специаль­ ную систему охлаждения и смазки.

Радиальные игольчатые подшипники с упругим наружным кольцом, выпускаемые фирмой INA (ФРГ), применила фирма Perrin в станках моделей AV-3 и AV-4, показанных на 11 Европей­ ской выставке металлорежущих станков. В подшипниках отсутст­ вует внутреннее кольцо, внутренняя дорожка качения шлифуется на шпинделе.

76

Шариковые радиально-упорные дуплексированные подшипники с предварительным натягом установлены в станках фирм Fosdick, Pratt & Whitney, Coventry Gauge и др. Эти подшипники хорошо воспринимают радиальные и осевые нагрузки, однако использова­ ние их для работы с тяжелыми режимами нецелесообразно.

Шариковые упорные подшипники в качестве осевой опоры шпинделей применяют фирмы Newall, Hauser и другие, а также все отечественные заводы.

Роликовые упорные подшипники в качестве осевой опоры при­ меняет фирма Perrin в станках моделей AV-3 и AV-4.

Размещение подшипников в опорах шпинделей

Наиболее часто подшипники в опорах располагаются следую­ щими способами:

двухрядные роликовые подшипники с конусным отверстием во

станках фирмы Newall). Такое расположение упорных подшипни­ ков теоретически способствует уменьшению линейного смещения конца шпинделя по высоте из-за тепловых деформаций; однако общее выделение тепла в зоне передней опоры будет значительнее, чем при размещении упорных подшипников в верхней опоре (или по одному в каждой опоре), и может при достаточно напряжен­ ном режиме работы привести к заклиниванию гильзы шпинделя в отверстии шпиндельной головки;

двухрядные (или однорядные) роликовые подшипники с конус­ ным или цилиндрическим отверстием во внутреннем кольце — в нижней и верхней опорах в сочетаниичс двумя упорными шарико­ выми подшипниками в верхней опоре шпинделя — применены в отечественных станках моделей 2455 и 2В460 (см. рис. 4,а,б), 2В440А, 2А450 (см. рис. 4, г). Такая конструкция шпинделя позво­ ляет применить подшипники наименьшего размера и более равно­ мерно распределить в шпиндельном узле источники тепловыделе­ ния;

ней опорах. Так расположены подшипники в станках малых типо­ размеров моделей 2411 (см. рис. 4, в) и 2421;

сдвоенные конусно-роликовые подшипники — в нижней опоре шпинделя и одинарный конусно-роликовый подшипник с выбором

но-роликовых подшипников — в нижней опоре шпинделя и одинар­ ного ролико-цилиндрического подшипника — в верхней опоре (в

77

станке модели Оптимат 4А фирмы Matheys), а также одинарные конусно-роликовые подшипники — в нижней и верхней опорах шпинделя (в станках модели 1520/0 фирмы Newall, 43Н48 фирмы Herbert De Vlieg, KBNE-30 фирмы Kolb, LB14C фирмы Lindner. Обладая высокой радиальной и осевой жесткостью, конические роликовые подшипники позволяют вести работы с повышенными режимами, в том числе и фрезерование, с большими сечениями стружки;

радиальные игольчатые подшипники без внутреннего кольца с

В сдвоенных конических роликовых подшипниках в тех же це­ лях производится тщательный подбор длины промежуточной проставочной втулки между внутренними кольцами подшипников.

Выборка зазора в радиально-упорных подшипниках задних опор шпинделей часто производится комплектом пружин, например

подшипника Garnet размещаются пружины, необходимые для со­ здания осевого предварительного натяга.

Представляют интерес радиальные игольчатые подшипники с саморегулированием величины предварительного натяга фирмы INA. Основная особенность этих подшипников [20] — наличие упругодеформируемого наружного кольца. Сжимая это кольцо в осе­ вом направлении, можно создать предварительный натяг, при ко­ тором во всем диапазоне скоростей вращения шпинделя обеспечи­ вается его беззазорная работа.

Присоединительные поверхности шпинделя и способы крепления инструмента

На современных КРС присоединительные поверхности шпинде­ лей под инструмент выполняются в виде внутренних и наружных конусов и только в шпинделе станков фирмы Fosdick имеется 'Из­ готовленное с большой точностью цилиндрическое отверстие.

Как следует из табл. 1, 2, 3, 10 и 11, где приведены типы и размеры конусов современных КРС, наиболее часто в качестве внутреннего конуса шпинделя применяется конус Морзе (№ 0— 5). Конус Морзе применяется на станках Каунасского станкозаво­ да и ведущих зарубежных фирм (SIP, Hauser, Mitsui Seiki и др.). Длинный пологий конус обеспечивает надежное центрирование инструмента в шпинделе станка, высокую повторяемость размеров при работе с предварительно настроенным инструментом, передачу для станков малого и среднего типоразмеров необходимого крутя-

78

щего момента без дополнительных пазов и лысок. Однако при применении инструментов с конусом Морзе (в особенности при недостаточной толщине стенок шпинделя) нарушаются существую­ щие зазоры-натяги в переднем подшипнике шпинделя и прилага­ ются значительные усилия для удаления инструмента из конуса.

Конус Морзе № 4 (наибольший конус, встраиваемый в шпин­ делях КРС) имеет относительно небольшой диаметр (31, 26 мм) тела хвостовика инструмента у торца. В целях повышения жест­ кости крепления инструмента, предназначенного для растачивания отверстий большого диаметра и получистового фрезерования боль­ шими фрезами, фирмы вынуждены выполнять на конце шпинделя наружный несамотормозящий конус. Такая конструкция применена и на КРС моделей 2411, 2421 и 2431 (последних выпусков).

На станках моделей 2В440А, 2А450, 2Д450, 2455, 2457, 2458,

хорошее его центрирование в шпинделе. В целях предохранения от провертывания хвостовика инструмента в конусе шпинделя на торцовой поверхности выполняются пазы, в которые входят соот­ ветствующие выступы хвостовика инструмента.

Для обеспечения строгого постоянства положения микроскопа-

лях применяется принятый в международных стандартах крутой несамотормозящий конус с углом при вершине а=16°35'40" (ко­ нусность 7:24 по ГОСТ 15945—70). Введение такого конуса позво­ ляет механизировать и автоматизировать смену инструмента на современных станках, поскольку усилия выталкивания инструмен­ тов для конусов Морзе велики.

Некоторые фирмы (например, Newall), чтобы обеспечить по­ стоянство положения инструмента относительно шпинделя при его повторных установках, применяют инструмент с разной шириной шпоночных выступов.

Зажим инструмента в конусе шпинделя осуществляется гайкой или винтом-стяжкой (шомполом), проходящим по оси шпинделя. Быстрая ручная смена инструмента при повороте гайки на неболь­ шой угол (<90°) достигается согласованием заходов резьбы и рас­ положения пазов на шпинделе и гайке.

С помощью гайки на наружном конце шпинделя производится крепление инструмента в станках моделей 2В440А, 2А450, 2457, 2458, 2459, а также в станках фирм Newall, Fosdick и др.

Чтобы избежать перекоса инструмента в конусе шпинделя от несимметричных усилий зажима, при изготовлении зажимных гаек следует строго проверять перпендикулярность упорных поясков

79

резьбе. Однако применение зажимных гаек затрудняет автоматиза­ цию зажима и смены инструмента.

На станках с внутренним конусом типа Морзе и наружным ко­ нусом шпинделя крепление инструмента производится обычно винтом-стяжкой. На некоторых станках малых типоразмеров ин­

При механизации зажима инструмента чаще всего используют­ ся следующие виды движения:

I — вращение (с малым числом оборотов) шомпола от элект­ родвигателя при заторможенном шпинделе;

I I —вращение шпинделя при заторможенном шомполе;

I I I — поступательное перемещение гильзы шпинделя (с приме­ нением пружинных элементов и гидравлических устройств).

Зажим инструмента первого типа применен на отечественных КРС моделей 2455 (не последних выпусков) и 2А470.

На рис. 5, а представлено шпиндельное устройство, а на рис. 5, б механизм зажима инструмента в конусе шпинделя станка моде­ ли 2А470. Внутри шпинделя установлен шомпол 3, фиксирующий конический хвостовик инструмента / в коническом отверстии шпинделя (см. рис. 5, о).

Штанга 1 (см. рис. 5, б) может вращаться и перемещаться в осевом направлении. Вращение штанги осуществляется от двига­ теля 2 через зубчатые колеса 3 и 4, фрикционную электромагнит­ ную муфту 5, зубчатые колеса 6 и 7, вал 8, муфту 12 с пальцем 14 и втулку 15 с пазами на торце, сидящую неподвижно на конце затяжной штанги /.

При зажиме (освобождении) инструмента шпиндель должен находиться в крайнем положении — при минимальном вылете, так как при этом включается торможение цепи главного привода. Ука­

деля отключается питание главного двигателя и осуществляется торможение цепи главного привода. Нажатием на кнопку «Отжим инструмента» включается двигатель 2. При этом резьбовой конец шомпола вывинчивается из хвостовика инструмента до тех пор.

80