Шпиндельная головка является одним из наиболее ответственных узлов алмазно-расточного станка. Точность головки непосредственно влияет на точность расположения, форму и шероховатость расточенных отверстий.
Характеристиками головок являются: пределы диаметров растачиваемых отверстий; наибольшее число оборотов шпинделя; точность.
Одесский завод радиально-сверлильных станков им. В. И. Ленина выпускает головки четырех типоразмеров (табл. 3) классов точности «П» и «В» на радиально-упорных шарикоподшипниках. Наряду с головками нормальной длины предусмотрены укороченные и удлиненные головки.
Пределы диаметров растачиваемых отверстий являются условным показателем. Они уточняются в зависимости от конкретных условий обработки: длины борштанги,
обрабатываемого материала, припуска, требований к качеству обработки ит. п. В соответствии с нормалью машиностроения МН 3583—62 предусматривается применение нижних пределов диаметров растачиваемых отверстий обычно для черных металлов. При длинах борштанг не более пяти диаметров растачиваемые отверстия имеют диаметр,
|
Таблица 3 Техническая характеристика расточных головок
|
соответствующий нижнему пределу (табл. 3), а для цветных металлов при длинах борштанг не более двух диаметров — верхнему пределу.
Скорость вращения шпинделя зависит от типа и размеров подшипников, назначения и конструкции головки, а также от типа привода. При консистентной смазке подшипников скорость вращения шпинделя диаметром 55 мм достигает 5000 об/мин, а диаметром 75 мм — 3150 об/мин. Головки на опорах жидкостного трения имеют более высокие скоростные характеристики. Скорость вращения головок конструкции ЭНИМС серии «ТС» класса точности «А» на гидростатических подшипниках достигает 8000 об/мин.
Точность расточной головки при ее испытаниях характеризуется точностью вращения шпинделя и точностью обработки при стандартных условиях, в которые входят жест-
|
Нормы точности алмазно-расточных головок на радиально-упорных шарикоподшипниках по ГОСТ 11576—65
|
кость системы, размеры и материал образцов, конструкция приспособления, режимы резания (табл. 4).
Высокая точность обработки достигается только при тщательной подготовке станка, деталей и режущего инструмента. При соблюдении определенных условий (точное базирование детали в приспособлении, отсутствие смещения припуска на обработку, правильный выбор режимов резания и геометрии резца, тщательная доводка режущих кромок и радиуса закругления вершины резца) точность обработки шпиндельными головками на ультрапре — цизионных подшипниках качения и гидродинамических опорах отличается незначительно. Несколько более высокая точность обработки получается при растачивании шпиндельными головками на гидростатических подшипниках.
Надежным показателем точности шпиндельной головки может служить амплитуда колебаний шпинделя при холостом ходе. Сравнение амплитуд колебаний при резании и холостом вращении шпинделя показывает, что достижение малых амплитуд колебаний при резании (а следовательно высокой точности вращения шпинделя и соответственно высокой точности обработки) возможно лишь при достаточно низкой амплитуде колебаний при холостом ходе, не превышающем 1 мкм [9]. С ростом амплитуды колебаний в период холостого хода увеличивается поле рассеивания некруг — лости расточенных отверстий, а ее среднее значение заметно повышается. При этом значительно увеличиваются (рис. 2) все погрешности формы отверстий в поперечном сечении
(овальность, некруглость и волнистость). Характерным для всех графиков является пересечение линий, построенных для случая обработки стали и бронзы, в области амплитуд колебаний при холостом ходе 0,4—0,5 мкм.
В случае малой амплитуды колебаний при холостом ходе внешние воздействия на упругую систему шпиндельного узла малы и амплитуда колебаний при растачивании определяется, в основном, возмущениями, возникающими в зоне резания. Величина этих возмущений при обработке стали больше, чем при обработке бронзы, поэтому погрешности формы отверстий в деталях из стали при малых амплитудах колебаний в режиме холостого хода больше погрешностей формы отверстий в деталях из бронзы.
Большая амплитуда колебаний при холостом ходе свидетельствует о том, что на упругую систему шпинделя действуют интенсивные внешние возмущения. В этом случае колебания при резании можно оценить по величине сопротивления обрабатываемого материала перемещениям резца под действием внешних возмущений. Сталь оказывает большее сопротивление перемещениям резца, поэтому амплитуды вынужденных колебаний резца оказываются большими при растачивании бронзы и погрешности формы отверстий в деталях из бронзы также больше, чем в стальных деталях.
Шероховатость обработанной поверхности по мере увели* чения амплитуды колебаний в режиме холостого хода от 0,2 до 0,8 мкм увеличивается при обработке стали на полтора и при обработке бронзы на два класса чистоты (рис. 3).
Таким образом, выбор шпиндельной головки в зависимости от условий обработки (обрабатываемого материала, диаметра и длины растачиваемого отверстия, припуска на обработку, требований к точности и шероховатости поверхности и т. д.) следует производить с учетом следующих требований: 1) диаметр шпинделя должен быть достаточным для обеспечения высокой жесткости системы; 2) при использовании выбранной головки должно обеспечиваться требуемое число оборотов; 3) амплитуда колебаний при холостом вращении шпинделя должйа быть минимальной.
Учитывая, что большая амплитуда колебаний при холостом вращении шпинделя в большей мере сказывается при обработке цветных металлов и сплавов, для обработки указанных материалов следует выбирать расточные головки с амплитудой колебаний в режиме холостого хода не более 0,4—0,5 мкм.