pronikov_a_s_1994_t_1 (830969), страница 77
Текст из файла (страница 77)
Применение подшипников более легких серий для высокоскоростных шпинделей (Ип> 5. 10' мм-. мин ') позволяет обеспечить удаление от зоны резонанса благодаря повышению собственных частот в результате использования шпинделей больших диаметров при заданных наружных диаметрах подшипни:- ков. Приближенную оценку радиальной жесткости узла, учитывающую упругие деформации шпинделя и его опор под действием силы резания Р на переднем торце, можно осуществить с поь|ощью формулы 1= 1/е . Здесь е — ра- М' Р диальная податливость узла, определяемая по зависимости (см.
рис. 10.5) е =а~/13ЕХ ' Р а,(до+1 ~7'Р . Х (Й/У! +~/У2) 1 +Г1 (Й+ 1/~) +е20 /1 ~ где 0 1 — длины участков; У1, У~ — моменты инерции соответственно передней и межопорной части шпинделя; еь ет — радиальная податливость опор; Š— модуль упругости. Податливость опор при оценочном расчете можно определять по графикам (рис. 10.6— 10.8) . Графики строят на основании зависимостей.
Для двухрядных роликоподшипников типа 3182100 (см. рис.: 10.6) радиальная податливость (мкм/и) в=28.10 ~~1/(Н )~(1д15,2 105.сХ К я/Р— 0,4343), 1'Фс. 1л с".Л Ы ' ~ д М1 ~ '~- ЛВ7117 тг11~ З1цт Ланв тг170,Лг~ Ятг тг177 Лат Рис. 10.6. Графики зависимости податливости от радиальной нагрузки для двухрядных роликопод- шипников типа 3182100 Рис.
10.7. Графики зависимости податливости от радиальной нагрузки для радиально-упорных шари- коподшинников типа 46200 Рис. 10.8. Графики зависимости податливости от радиальной нагрузки для роликоподшипников типа 2007100 где я — число роликов; 1„, др — длина и диаметр ролика, мм; Р— нагрузка на подшипник, Н. Для радиально-упорных шарикоподшипников типов 36000 и 46000 (см. рис. 10.7, 10.8) радиальная податливость (мкм/Н) е = 186,7 ° 10 где г — число шариков; д — диаметр шарика, мм; а — угол контакта, '.
Радиальную податливость опоры, состоящей из нескольких радиально-упорных шарикоподшипников (компоновочные схемы № 1 — 5), определяют по формуле е = е' ° 1,2/й, где е'— податливость одного подшипника; 1,2 — коэффициент, учитывающий неравномерность нагружения подшипников; Й вЂ” число подшипников в опоре.
Для конических роликоподшипников типа 2007100 (см. рис. 10.8) радиальная податливость (мкм/Н) е= 56 ° 10 з (1д?,6 ° 1О~д 1 Х 1 Н соза Х г соза/Р— 0,4343), где а — угол конуса,'. Радиальную податливость опоры со сдвоенным или двумя коническими роликоподшипниками (компоновочная схема № 2) определяют путем уменьшения в 1,7 раза значения податливости, определенного для одного подшипника.
При уточненном расчете радиальной жесткости шпиндельного узла следует учесть защемляющий момент в передней опоре, деформацию сдвига под действием поперечной силы (силы резания), а также результирующее усилие в зацеплении шестерни с зубчатым колесом, расположенным между опорами шпинделя. Податливость опоры, состоящей из нескольких подшипников, определяется. по формуле е = е'. 1,2/Й, где е' — податливость одного подшипника; 1, 2 — коэффициент, учитывающий неравномерность нагружения подшипников; Й вЂ” число подшипников в опоре. Минимально допустимая радиальная жесткость для большинства станков общего назначения 1 . =250 Н/мкм, для прецизионных стан- ЛНП ков !'~, =500 Н/мкм.
Проектный расчет шпиндельного узла целесообразно проводить с использованием ЭВМ. Для этих целей- в ЭНИМСе разработаны алгоритмы и программы 14». Пример. Для шпиндельного узла фрезерного станка: 1) выбрать тип опор и схему их расположения; 2) определить основные размеры и радиальную жесткость узла. Исходные данные: мощность привода главного движения Р=15 кВт; максимальная частота вращения шпинделя и =2800 мин тах класс точности станка — Н; параметр шероховатости обработанной поверхности Яа = 20 мкм; конус шпинделя 7:24 (№ 50); размеры рабочей поверхности стола 1600Х 1600 мм. Для проектируемого шпиндельного узла в соответствии с ГОСТ 9726 — 83Е и заданным параметром шероховатости по табл. 10.5 в качестве опор шпинделя принимаем подшипники качения.
Для проектируемого станка с целью получения требуемой жесткости узла прн выборе диаметра шейки под передней опорой принимаем минимальное значение знаменателя из диапазона возможных. Таким образом, д = 15-' О,!5=!ОО мм. Параметр быстроходности шпиндельного узла Дп = 100 ° 2800 = 2,8 ° 105 мм мин Согласно табл. 10.5 при дп = 2,8 105 мм Х Х мин ' выбираем компоновочные схемы 4 и 5.
Основной геометрический параметр шпинделя д„„= (1,0...1,2)100=100...120 мм. В соответствии с типом станка и заданным конусом шпинделя по ОСТ 2 У26-1 — 82 принимаем И„„=128,57 мм, д,= (0,9...1,0) 100= =90...100 мм; принимаем д =90 мм; И,= =(0,8...0,9)100=80...90 мм; принимаем д,= =80 мм. Диаметр сквозного отверстия в шпинделе предварительно принимаем д,=50 мм. Ориентировочно принимаем вылет шпинделя а = 100 мм, расстояние между опорами 1=3.100=300 мм. Радиальная жесткость и прогиб переднего торца шпинделя определяют для двух вариантов компоновочных схем узла. Вариант 1 (компоновочная схема 4): передняя опора — роликоподшипник 3182120 (100 Х 150Х 37); задняя опора — роликоподшипник 3182116 (80Х125Х34).
Вариант 2 (компоновочная схема 5): передняя опора — роликоподши пи и к 3182120; задняя опора — два шарикоподшипника 46216 (80 Х 140 Х26)- Тангенциальная составляющая силы резания Р~=.1ОООО Н, составляющие силы резания Р,=Р.=0,5Г,=0,5. 10000=5000 Н. Сила резания, действующая на передний торец шпинделя, Р = .~/Р' + Й = 1О 000~ + 5000' !1.200Н Реакции в опорах (рис. 10.4): Р1= 14700 Н; Р~ — — 3700 Н. Моменты инерции передней и межопорной частей шпинделя соответственно равны У1= =46;105 мм4; У~=29. 105 мм4.
По графикам (см. рис. 10 6, 10?) определяем податливость подшипников: е= 0,42 Х Х 10 з мкм/Н (подшипник 3182120); е = = 0,61 ° 10 з мкм/Н (подшипник 3182116); е = = 3,71 - 10 ~ мкм/Н (подшипник 46216). Результаты расчета шпиндельного узла приведены в табл. 10.10. Очевидно, что радиальная жесткость узла по обоим вариантам практически одинакова. Однако вариант 2 шпиндельного узла (схема 5) имеет преимущество перед вариантом 1 с точки зрения требований к точности изготовления посадочных поверх- 10.10.
Параметры жесткости шпиндельного узла ностей подшипниковых опор в корпусе фрезерной головки, которые для варианта 2 менее жесткие (вследствие возможности самоустановки радиально-упорных подшипников). Окончательный вариант компоновочной схемы принимают в результате вычерчивания шпиндельного узла, а также расчетов на жесткость, виброустойчивость (для высокоскоростных схем) и температурного расчета.
10.5. Приближенная оценка точности станка Требования к точности станков регламентированы ГОСТами на нормы точности станков и ТУ на станки отдельных типов. Регламентируются также требования к точности изготовленных образцов изделий. Станки проектируют с запасом точности, учитывающим неизбежную потерю точности при эксплуатации и ужесточение требований к точности станков.
При проектном расчете принято использовать осредненные значения отклонений, полученные статистической обработкой большой .совокупности наблюдений. Для установления и нормирования необходимой точности станков и их узлов на ранних этапах проектирования удобно использовать значения статистических зависимостей точности, установленные в результате опыта.
Значения отклонений основных параметров принимают в большинстве случаев пропорциональными корню квадратному из значения исходного размера 111). Конкретные значения допустимых отклонений принимают по соответствующим ГОСТам на нормы точности станков.
Отклонения основных геометрических параметров станка приводят к отклонению размеров и формы детали и носят систематический характер. Ниже показано влияние отклонений основных геометрических параметров станков на точность обработки изделий [111. Параметры станков Отклонения формы и и их отклонения расположения поверхностей изделий Точность рабочих органов (узлов) Шпиндельные узлы вращения заготовки Радиальное биение Отклонение профиля оси вращения продольного сечения (седлообразность, бочкообразность) Радиальное биение Радиальное, умень- отверстия шпинделя и шающееся до нуля у центра задней бабки, биение относительно оси центров Радиальное биение Радиальное биение центрирующего бурти- относительно поверхка патрона ности зажима; разбивка отверстий, обрабатываемых многолезвийным инструментом Осевое биение шпин- Осевое биение и отделя клонение от плоскостности торцовой поверхности Торцовое биение Отклонение от перцентрирующего бурти- пендикулярности оси ка обработанной поверхности по отношению к опорной поверхности Шпиндельные узлы вращения инструмента Радиальное биение Разбивка отверстия, отверстия шпинделя обрабатываемого многолезвийным инструментом; волнистость поверхности при фрезеровании и шлифовании боковой поверхностью инструмента Отклонение от пря- Отклонение от прямолинейности выдвиж- молинейности обраного расточного шпин- зующих и отклонение деля и его перемещения профиля продольного сечения (конусообразность) расточенных отверстий Круглые поворотные столы, планшайбы Отклонение от плос- Отклонение от плоскостности рабочей по- костности обработанверхности ной поверхности Радиальное биение Радиальное биение оси относительно оси поверхности зажима Столы прямоугольные Отклонение от плос- Отклонение от плоскостности рабочей по- костности обработанверхности стола ной поверхности Отклонение от па- Отклонение от параллельности рабочей раллельности обрабоповерхности стола на- таиной поверхности по правлению его переме- отношению к базовой щения поверхности при фрезеровании, строганин и шлифовании Отклонение от па- Отклонение от параллельности среднего раллельности обрабопаза стола направле- таиной боковой поверх- нию его перемещения Отклонение от перпендикулярности продольного по отношению к поперечному перемещению стола Ходовой винт Осевое и радиальное биение Отклонение шага Отклонение оси винта от соосности по отношению к винтовой поверхности Точность взаимного расположения и взаимного перемещения узлов Станки для изготовления тел вращения правляющим суппорта Отклонение от соосности инструментов револьверной головки по отношению к оси шпинделя; отклонение граней револьверной головки от перпендикулярности к оси шпин- деля Разбивка отверстий, обработанных многолезвийным инструментом; отклонение диаметра изделия при настройке на размер вне станка Отклонение оси вращения шпинделя от параллельности направлению перемещения рабочего органа (суппорта), проверяемое в плоскости обработки по оправке, установленной в отверстии шпинделя Отклонение оси вращения шпинделя от перпендикулярности к направлению поперечного перемещения рабочего органа (суппорта) Отклонение от параллельности направляющих суппорта и задней бабки; отклонение от параллельности оси пиноли на- ности по отношению к базовой поверхности, ориентированной по среднему пазу стола Отклонение от перпендикулярности по отношению друг к другу поверхностей, фрезерованных с одной установки, отверстий, обработанных с подводом стола при продольном и поперечном перемещении стола Циклическая погрешность резьбы Уменьшение отклонения шага вследствие компенсации погрешностей в паре винт— гайка Отклонение шага вследствие смещения осей винта и гайки в пределах радиального зазора Отклонение профиля продольного сечения (конусообразность) изделия, обработанного при консольном зажиме Отклонение от плоскостности торца Отклонение профиля продольного сечения (конусообразность) из- делий Станки для изготовления корпусных деталей Отклонение от пер- Отклонение от перпендикулярности оси пендикулярности осей сверлильного шпинделя отверстий по отношек поверхности стола нию к базовой плоскосили к направлению ти движения стола или шпиндельной бабки Отклонение от пер- Отклонение поверхпендикулярности оси ности обработки от пафрезерного шпинделя к раллельности базовой поверхности стола или плоскости; при наклок направлению движе- не в плоскости движения стола или шпин- ния подачи повышен- дельной бабки ная шероховатость обработанной поверхности Отклонение от па- Отклонение от параллельности оси шпин- раллельности поверх- деля поверхности стола ности обработки по отношению к базовой плоскости, осям расточек и базовой плоскости 10.6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
