Шпиндель является одной из наиболее ответственных деталей станка, поэтому к точности его изготовления, материалу, из которого он сделан, а также к его монтажу предъявляются очень высокие требования.
Размеры шпинделя рассчитывают так, чтобы в наиболее тяжелых условиях работы он был достаточно жесток и вибро — устойчив.
Шпиндели изготовляют из хромоникелевой или хромсникеле- вольфрамовой стали и подвергают термической обработке с тем, чтобы твердость на опорных шейках и местах крепления инструмента была в пределах HRC 55-=-58.
Опорные шейки шпинделя тщательно обрабатываются до 10-го и выше класса чистоты, они должны быть строго соосны наружным и внутренним посадочным местам для инструмента и зубчатых колес.
Рабочий конец шпинделя. Рабочий (передний) конец шпинделя в зависимости от закрепляемого на нем инструмента или изделия имеет разнообразную конструкцию.
Рабочий конец шпинделя бабки изделия круглошлифовального станка, показанный на рис. 50, а, имеет нарезку и центрирующий буртик, строго соосные опорным шейкам шпинделя. Отверстие на переднем конце шпинделя заканчивается тщательно обработанным и сцентрированным внутренним конусом стандартного размера, служащим для установки центра или оправок.
На рис. 50,6 показан рабочий конец шпинделя шлифовальной бабки круглошлифовального станка, а на рис. 50, в — внут
ришлифовального станка. Шпиндели шлифовальной бабки в от — личие от шпинделей бабки изделия изготовляют без осевого отверстия. Крепление абразивов обычно производится посредством промежуточных оправок или фланцев.
Подшипники скольжения. Состояние подшипников, служащих опорой для шпинделя, оказывает решающее влияние на работу станка.
Рис. 50. Рабочие концы Рис. 51. Подшипник скольжения
шпинделей шлифоваль-
ных станков:
а—с коническим отверстием,
6 и в~различные конструк-
ции
ный зазор вызывает снижение чистоты обработанной поверхности и потерю точности геометрической формы детали. В то же время недостаточный зазор часто приводит к перегреву шпиндельного узла, а иногда и к заеданию шпинделя. Величина зазора зависит от габаритов и назначения станка и должна колебаться в пределах 0,005—0,03 мм.
В процессе работы станка зазоры в опорах увеличиваются, поэтому обычно конструкция подшипников предусматривает возможность регулировки зазора. Нерегулируемые подшипники скольжения применяются только нд тихоходных и слабо нагруженных шпинделях.
Подшипники скольжения регулируются в радиальном и реже в осевом направлениях.
На рис. 51 показан подшипник скольжения, применяемый в узле бабки ведущего круга бесцентровошлифовального стан-
ка ВШ-250. Шпиндель 1 вращается в трех бронзовых вкладышах, из которых вкладыши 2 и 3 закреплены винтами 4 неподвижно на внутренней поверхности стакана 5, а вкладыш 6 регулируется винтами 7 до обеспечения необходимого зазора. Скомплектованный таким образом в стакане 5 подшипник крепится в корпусе бабки наглухо крышкой 8.
а—радиальный, б—сферический двухрядный, в—упорный, г-радиально — упорный, б—роликовый, е—-двухрядный сферический с бочкообразными роликами, ж—роликовый с игольчатыми роликами, з—роликовый с коническими роликами
Приведенный подшипник радиальную нагрузку не воспринимает и для этой цели дополнительно устанавливается упорный шарикоподшипник.
Материал вкладыша подшипника выбирается в зависимости от назначения станка. При больших удельных нагрузках и относительно небольших скоростях применяют вкладыши из антифрикционного чугуна.
При больших окружных скоростях лучшим материалом для вкладышей является бронза. Применение биметаллических вкладышей, у которых внутренний слой бронзы небольшой, не только снижает стоимость подшипника, но и повышает его качество.
Подшипники качения. В настоящее время в шпиндельных опорах широко применяются подшипники качения (рис. 52).
Шпиндели, смонтированные на подшипниках качения, не имеют зазора благодаря предварительному натягу, с которым осуществляется посадка подшипников, В радиально-упорных и роликовых конических подшипниках натяг создается при сборке шпиндельного узла.
В радиальных шарикоподшипниках натяг получают осевым смещением наружного кольца относительно внутреннего путем прокладки дистанционных втулок разной высоты между кольцами пары монтируемых подшипников.
На рис. 53 показан способ создания предварительного натяга пружинами. Такой способ обеспечивает постоянство усилия предварительного натяга и компенсацию износа деталей подшипника.
При монтаже упорные подшипники следует расположить возможно ближе друг к другу у одной опоры, чтобы избежать слишком больших деформаций шпинделя вследствие температурных изменений. На рис. 54 показан шлифовальный шпиндель, смонтированный по этому принципу.