ШПИНДЕЛЬ ДЛЯ ФРЕЗЫ

Полезная модель относится к разделу машиностроения, связанного с ремонтом изношенных поверхностей.
Основными элементами конструкции шпиндельного узла являются:
шпиндель, шпиндельные подшипники и ведущее звено, сообщающее вращение шпинделю [1].
Шпиндели представляют собой цельные или полые валы, конструкция которых обеспечивает закрепление тех или иных зажимных приспособлений, оправок или режущего инструмента. Конструктивное оформление посадочных мест для приспособлений и инструмента определяется назначением станка. Шпиндель обычно имеет конические отверстие с конусом Морзе, в которое вставляется центр или конец оправки, служащей для закрепления обрабатываемой детали. Шпиндель выполняется полым, с цилиндрическим сквозным отверстием. Достоинством данной конструкции является простота обработки посадочных мест и малые затраты времени на снятие и установку приспособления. Наличие некоторого зазора между посадочным отверстием приспособления и центрирующим буртиком снижает точность центрирования и жесткость крепления.
Шпиндели монтируются на двух, реже - на трех опорах. В одной из опор должны быть расположены подшипники, воспринимающие осевые нагрузки и ограничивающие осевое перемещение шпинделя. Шпиндельные опоры должны обеспечивать высокую точность вращения шпинделя и сохранение этой точности в течении длительного периода времени.
Конструктивное оформление шпиндельных узлов отличается чрезвычайным многообразием.
Шпиндельный узел токарного станка 1К62, работает при числах оборотов и нагрузках, изменяющихся в широком диапазоне. В задней опоре смонтированы радиальноупорные шариковые подшипники. Предварительный натяг этих подшипников осуществляется через
промежуточную шайбу с прорезями, которая служит температурным компенсатором.
Осевые нагрузки воспринимаются подшипниками задней опоры. При температурном удлинении шпинделя его передний конец смещается в осевом направлении.
Для предотвращения вытекания масла из передней опоры на шпинделе имеется маслоотражательный конус, выполненный в форме канавки, и во фланце имеется маслоуплотнительная канавка. В задней опоре установлено уплотнительное кольцо. Шпиндель получает вращение от подвижной шестерни, сидящей на шлицах шпинделя.
Шпиндель фрезерного станка 6Р83 смонтирован на трех опорах. В передней и средней опорах расположены роликовые конические подшипники, а в задней - шариковый. Третья опора повышает виброустойчивость шпиндельного узла. Зазоры в опорах устраняются с помощью гайки при стягивании двух внутренних колец подшипников. При наличии осевых нагрузок, направленных от задней опоры к передней, подшипник на передней опоре разгружается, что снижает жесткость опоры. При температурном удлинении шпинделя уменьшается натяг в обоих конических подшипниках.
Основным недостатком всех перечисленных устройств является температурное удлинение шпинделя, которое образуется при повышенных частотах вращения более 1200 об/мин, а так же при длительной непрерывной работе более 60 мин.
Предлагаемый нами шпиндель должен совершать не менее 3000 об/мин по условиям режимов резания, а подшипники качения имеют малые габариты, то в данном случае эта проблема возникает особенно остро. Решение данной проблемы представлено нами в виде конструкции (см. фиг.1). Конструктивно шпиндель выполнен следующим образом. Сплошной вал 1 переменного сечения, имеющий посадочные места под подшипники 2, посадочное место 3 и место крепления 4 цангового патрона, квадрата 5 для регулировки и передачи вращательного движения фрезе, в средней части максимального диаметра шпинделя размещается один виток резьбы 6 прямоугольного сечения имеющего шаг t и диаметр наружной поверхности, который обеспечивает минимальный зазор между витком и корпусом 7.
Шпиндельный узел работает следующим образом. В средней части шпинделя 1, который опирается на подшипники опорными поверхностями 2,
имеется винтовой выступ с шагом t, который определяет величину избыточного давления в левой части шпинделя. Воздух при атмосферном давлении попадает в правую часть шпинделя и за счет резьбового витка концентрируется в левой части шпинделя, создавая избыточное давление, которое создает предпосылки перемещения воздуха через левый подшипник, тем самым обеспечивая его охлаждение. Охлаждение подшипников будет достигаться циркуляцией воздушных потоков, проходящих в зазоры между шпинделем и левой и правой крышками. Между наружным диаметром резьбы и внутренним диаметром корпуса шпинделя устанавливается минимальный зазор.
1. И.М.Кучер, Металло-режущие станки, издательство «Машиностроение», Ленинград 1971 г., 720 стр.