СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ МОТОР-ШПИНДЕЛЕЙ ДЛЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

1. Способ повышения производительности высокоскоростных мотор-шпинделей для металлорежущих станков, заключающийся в том, что внутри корпуса шпиндельного узла металлообрабатывающего станка устанавливают шпиндель, который закрепляют посредством фланца с возможностью вращения в передних и задних подшипниковых опорах, и электродвигатель, ротор которого располагают на валу шпинделя, при этом в корпусе и во фланце выполняют каналы для охлаждения элементов шпиндельного узла, отличающийся тем, что в шпиндельном узле металлообрабатывающего станка выделяют два блока подсистем: основные, встроенные в ВМШ, подсистемы и дополнительные, обслуживающие ВМШ подсистемы, а затем осуществляют оптимальный синтез этих подсистем, при этом к основным подсистемам относят: двигатель, шпиндельные опоры, датчик обратной связи по положению, механизм зажима инструмента, шпиндель с базовыми поверхностями для установки инструмента, подсистему подачи смазочно-охлаждающей жидкости СОЖ как с внутренним, так и с внешним ее подводами в зону резания, и подсистему диагностики, а к дополнительным подсистемам относят: охлаждение двигателя, охлаждение опор, смазывание опор, создание натяга в опорах, предохранение опор от пыли, очистку инструментального конуса, и управляющую систему.
2. Способ повышения производительности высокоскоростных мотор-шпинделей для металлорежущих станков по п.1, отличающийся тем, что выполняют расчеты и проводят анализ типовых режимов резания, статических и динамических характеристик, влияния условий работы узла (включая частоты вращения) на контактную жесткость соединения шпиндель - оправка типа HSK-A с механизмом зажима инструмента и тепловых явлений в опорах.
3. Способ повышения производительности высокоскоростных мотор-шпинделей для металлорежущих станков по п.1, отличающийся тем, что определяют нагрузки, возникающие при выполнении типичных для данного класса шпинделей технологических операций.
4. Способ повышения производительности высокоскоростных мотор-шпинделей для металлорежущих станков по п.1, отличающийся тем, что исходя из возможностей основного и вспомогательного инструмента, устанавливают характеристики предельно допустимых режимов обработки; по предельным для каждой операции режимам резания оценивают характеристики привода главного движения, силы реакции и продолжительность жизненного цикла подшипников.
5. Способ повышения производительности высокоскоростных мотор-шпинделей для металлорежущих станков по п.1, отличающийся тем, что анализируют жесткость и динамическое качество шпиндельного узла с использованием программного комплекса для конечно-элементного моделирования «GSP», разработанного на кафедре «Станки» МГТУ «СТАНКИН»; в результате чего получают информацию о величине статической деформации шпиндельного узла для типичных технологических операций и получают оценки ее распределения между элементами конструкции.
6. Способ повышения производительности высокоскоростных мотор-шпинделей для металлорежущих станков по п.1, отличающийся тем, что анализируют динамическое качество путем построения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) для точки инструментальной оправки, расположенной в зоне резания, и устанавливают формы колебаний шпиндельного узла на низших собственных частотах; по этим данным судят о величине и характере колебаний конструкции на собственных частотах, находящихся внутри рабочего диапазона частот возбуждения или в непосредственной близости от него.
7. Способ повышения производительности высокоскоростных мотор-шпинделей для металлорежущих станков по п.1, отличающийся тем, что осуществляют расчет соединения шпиндель - инструментальная оправка при вращении и оценивают влияние частоты вращения на эксплуатационные характеристики механизма зажима и определяют предельную частоту вращения.
8. Способ повышения производительности высокоскоростных мотор-шпинделей для металлорежущих станков по п.1, отличающийся тем, что исследуют эксплуатационные свойств соединения шпиндель - инструментальная оправка, находящегося под действием внешних нагрузок и оценивают его несущую способность и жесткость.
9. Способ повышения производительности высокоскоростных мотор-шпинделей для металлорежущих станков по п.1, отличающийся тем, что проводят вычислительный эксперимент на математической теплодинамической модели: определяют баланс расхода воды через рубашки охлаждения при варьировании общего расхода; а также вычисляют баланс тепловых потоков во вращающемся подшипнике, наружное кольцо которого помещают в водяную рубашку охлаждения.