Материал: Металлорежущие станки Краткий курс

В универсальных станках за расчетное значение нагрузок при­ нимают крутящие моменты, соответствующие той или иной сту­ пени ряда чисел оборотов (см. выше).

Наиболее тяжелыми условиями работы шпинделей являются такие, которые при наибольших значениях, возникающих при резании сил, вызывают наибольшие нагрузки на шпиндельный узел. Для токарных станков, например, наиболее тяжелыми ус­ ловиями считают работу в патроне у самой передней опоры без подпора задним центром; для фрезерных станков — работу рез­ цовой головкой наибольшего диаметра и т. д.

Силы, действующие на шпиндели, и реакции опор определяют по известным методам из курса «Детали машин».

В станкостроении шпиндели рассчитывают на прочность, жест­ кость и виброустойчивость. Размеры шпинделей обычно опреде­ ляют из условий жесткости, так как допускаемые деформации, вследствие высокой точности изготовляемых изделий, малы. Поэтому, как правило, шпиндели работают при малых напряжени­ ях. Исходя из этого, расчет шпинделей на прочность в большин­ стве случаев не имеет существенного значения и может быть про­ изведен упрощенно, без учета динамического характера дейст­ вующих нагрузок.

Расчет на жесткость должен обеспечить минимальные до­ пустимые изгибные деформации шпинделя и особенно его конца. От этого зависит геометрическая точность изготовляемых изде­ лий, а также удовлетворительная работа зубчатых передач, подшипников. Чрезмерные деформации могут нарушать пра­ вильность зацепления зубчатых колес, вызывать перекос в под­ шипниках.

Расчет на жесткость носит поверочный характер и сводится к построению упругой линии шпинделя, определению стрел про­ гиба и углов поворота оси шпинделя в опорах. Шпиндель рассмат­ ривают как балку на двух опорах, тип которой зависит от типа и количества подшипников в каждой опоре. Упругую линию стро­ ят аналитически или графически, учитывая переменную жесткость балки, так как шпиндель имеет ступенчатую форму. Методы по­ строения упругой линии изложены в курсе «Сопротивление ма­ териалов».

Полученные стрелы прогиба сопоставляют с допустимыми. Последние установлены практически. В частности, наибольший прогиб шпинделя

Утах 0(0002/,

где I — расстояние между опорами шпинделя. Наибольший прогиб в месте установки зубчатого колеса

Утах 0,01/?i,

т — модуль зацепления.

Для столов станков характерна коробчатая форма с пазами на рабочей плоскости для закрепления деталей (рис. 96). Для увеличения жесткости столы усиливают ребрами.

Для закрепления инструмента и его перемещения служат суп­ порты. Как и столы, они могут быть однокоординатными и двух­ координатными. Часто суппорт должен обеспечивать и поворот инструмента.

Конструирование деталей суппорта в значительной степени подчиняется условию получения минимальных габаритов по вы­ соте. Суппорт представляет собой каретку, перемещающуюся по направляющим станины. В верхней части каретки имеется резце­ держатель, предназначенный для установки и закрепления ин­ струмента.

Планшайбы (круглые столы) обеспечивают непрерывное или периодическое вращение заготовок. Они обычно имеют коробча­ тую форму, усилены для большей жесткости радиальными и коль­ цевыми ребрами. Планшайба опирается на круговые направляю­ щие, жестко соединена со шпинделем и несет на себе элементы при­ вода вращательного движения. Порядок проведения технического расчета планшайб изложен в руководящих материалах ЭНИМСа.