Калинкин В.И. Проектирование и расчет шпиндельных узлов - файл n1.doc

приобрести
Калинкин В.И. Проектирование и расчет шпиндельных узлов
скачать (1172 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1172kb.08.07.2012 00:31скачать

n1.doc

  1   2   3






МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени Н. П. ОГАРЕВА


РУЗАЕВСКИЙ ИНСТИТУТ МАШИНОСТРОЕНИЯ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ШПИНДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ

МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
учебное пособие по металлорежущим станкам

для студентов специальностей 1201 «Технология машиностроения»

и 1202 «Металлорежущие станки и инструменты»


САРАНСК 1998


Составители: В. И. Калинкин, С. Е. Маскайкина, Н. И. Полуешина



Проектирование и расчет шпиндельных узлов металлорежущих станков: учебное пособие по металлорежущим станкам для студентов специальностей 1201 «Технология машиностроения» и 1202 «Металлорежущие станки и инструменты». /Сост. В. И. Калинкин, С. Е. Маскайкина, Н. И. Полуешина. Саранск: Изд-во Морд. Ун-та, 1998. – 41 с.

Учебное пособие включает теоретический, справочный материал и методику расчета шпиндельных узлов с применением комплекса программ для автоматизированного расчета.

Предназначено для студентов специальностей 1201 и 1202.


Печатается по решению научно-методического совета Мордовского государственного университета им. Н. П. Огарева
СОДЕРЖАНИЕ

с.

1. Назначение шпиндельных узлов. 4

2. Материалы и конструкции шпинделей. 4

3. Шпиндельные опоры. 8

4. Расчет шпиндельных узлов. 16

5. Порядок расчета шпиндельного узла. 21

6. Автоматизированный справочник “ОПОРА”. 21

7. Программа расчета моментов инерции тел. 22

8. Программа расчета статических и динамических характеристик

шпиндельных узлов. 23

9. Пример расчета. 28

Библиографический список. 34

Приложение 1. 35

Приложение 2. 41


  1. НАЗНАЧЕНИЕ ШПИНДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ


Шпиндельные узлы предназначены для осуществления точного вращения инструмента или обрабатываемой детали. Они входят в несущую систему станка и в значительной мере определяют ее жесткость и виброустойчивость. К шпиндельным узлам станков предъявляют следующие основные требования:

1) точность вращения, измеряемая биением на переднем конце шпинделя в радиальном или осевом направлениях; отклонения от идеального вращения являются одной из основных причин погрешностей обработки на многих станках;

2) жесткость шпиндельного узла, определяемая по упругим перемещениям переднего конца шпинделя, обусловленным податливостью собственно шпинделя и его опор; радиальная и осевая жесткость шпиндельного узла существенно влияет на точность обработки;

3) виброустойчивость шпиндельного узла, существенно влияющая на общую устойчивость несущей системы и всего станка; демпфирующие свойства опор и амплитудно-частотные характеристики шпиндельного узла влияют на шероховатость .поверхности и предельно допустимые режимы обработки (для быстроходных шпинделей станков опасность могут представлять резонансные явления);

4) долговечность шпиндельных узлов, которая связана с долговечностью опор шпинделя в смысле сохранения первоначальной точности вращения; это требование имеет особое значение для шпиндельных опор качения;

5) ограничение тепловыделения и температурных деформаций шпиндельного узла, которые сильно влияют на точность обработки; опоры шпинделей при значительной 'частоте вращения являются интенсивным источником выделения тепла в непосредственной близости к зоне обработки;

6) быстрое и надежное закрепление инструмента, приспособления или детали, обеспечивающее их точное центрирование и соответственно точное вращение; в современных станках возрастают требования к автоматизации закрепления инструмента, приспособления или обрабатываемой детали. Выполнение совокупности сложных требований, предъявляемых к шпиндельным узлам станков, осуществляется при правильном подборе материала и конструкции шпинделя, а главным образом при обоснованном выборе типа и конструкции его опор. Особенностью многих станков является то, что указанные требования должны выполняться при изменяемых в широких пределах нагрузках и частотах вращения.
2. МАТЕРИАЛЫ И КОНСТРУКЦИИ ШПИНДЕЛЕЙ.
Перечисленные выше требования обеспечиваются правильным выбором материала шпинделя и рациональной конструкцией.

Решающим фактором при выборе материала является обеспечение износостойкости рабочих шеек, базирующих поверхностей и стабильности размеров в процессе изготовления и эксплуатации. При выборе материала для шпинделей станков нормальной точности исходят из того, что модуль упругости для всех сталей практически одинаков, и применяют конструкционную сталь марок 45, 50, 40Х с поверхностной закалкой до твердости HRC 48—56. Для шпинделей сложной формы, когда труден индукционный нагрев, шпиндель изготовляют из сталей 50Х, 40ХГР и применяют объемную закалку до HRC 56—60. В наиболее ответственных случаях для прецизионных станков, в особенности при опорах жидкостного трения, применяют стали 20Х, 18ХГТ, 12ХНЗА с цементацией и закалкой до твердости HRC 56—60 или азотируемые стали марок 38ХМЮА, 38ХВФЮА с доведением их твердости до HRC 63—68. Полые шпиндели большого диаметра иногда выполняют литыми из серого чугуна СЧ 21—40.

Конструктивное оформление шпинделей зависит от способа крепления инструмента или обрабатываемой детали на его переднем конце. Передние концы шпинделей для большинства типов станков стандартизованы. Существует четыре основных конструктивных варианта исполнения передних концов шпинделей:

1 – токарные, токарно-револьверные, токарные многорезцовые, шлифовальные (бабка изделия);

2 – фрезерные, обрабатывающие центры;

3 – сверлильные, расточные;

4 – шлифовальные.

Центрирование обеспечивается конусным сопряжением типа конуса Морзе при сравнительно редкой ручной смене инструмента, конусами 7/24 при автоматической смене инструмента в станках с программным управлением и конусами 1/3 в шлифовальных станках для центрирования оправок с абразивным инструментом.

На рисунках 1 и 2 представлены конструкции передних концов шпинделей токарных, токарно-револьверных, токарных многорезцовых, шлифовальных (бабка изделия), фрезерных, обрабатывающих центров.









В приложении 1 даны основные размеры данных конструкций.

В таблице 1 даны соответствия параметров шпинделя в зависимости от основного размера.

Таблица 1


Токарные станки

Наибольший диаметр обработки, мм


Максимальный диаметр d2 шпинделя, мм

(см. приложение 1)

125
102

160
112

200
135

250
170

315
210

500
380

Фрезерные станки

Ширина стола, мм


100

125

160

200

250

320

400

500

630

Диаметр d3 шпинделя, мм (см. приложение 1)


70

90

100 (125)

150

220
  1   2   3


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации