Приводы главного движения

Конструкция привода главного движения должна обеспечивать высокую виброустойчивость, что во многом определяет качество обработки и производительность станка. Уменьшения вибрации можно достичь при использовании конструктивных средств, например, различных демпферов, а также при соблюдении соответствия состояния механизмов техническим требованиям, использовании инструмента и оснастки по назначению и правильном выборе режима резания и т. п.

Вибрация, причиной появления которой является дисбаланс деталей, входящих в шпиндельный узел, имеет частоту, пропорциональную частоте вращения шпинделя. Для исключения вибрации необходимо выдерживать точность изготовления деталей, а также проводить балансировку шпинделя в сборе.

Другая причина появления вибрации при обработке деталей передаточных механизмов (зубчатых колес, валиков и т. п.) состоит в неуравновешенности центробежных сил, передающихся на подшипники. Для устранения такого рода вибрации необходимо повысить технические требования к конструкции и сборке деталей, а также обеспечить наилучшую работоспособность механизмов во времени.

Вынужденные вибрации, а также автоколебания могут быть вызваны прерывистым характером резания, что должно учитываться при разработке технологического процесса обработки и выборе режущего инструмента. Качество изготовления и подготовки инструмента также влияет на характер резания. На основе накопленного опыта можно заключить, что первая собственная частота большинства станков среднего типоразмера составляет около 20 Гц. Поэтому не следует применять такие режимы движения электродвигателя и передач, при которых возможен резонанс на этой собственной частоте. Кроме того, необходима тщательная подготовка режущего инструмента, особое внимание должно быть уделено местам его крепления и балансировке режущей части.

Шпиндельные узлы большинства многооперационных станков, как правило, монтируют в подшипниках качения: шариковых, роликовых с цилиндрическими и коническими телами качения (рис. 2.1, а). Однако подшипниковые узлы имеют много недостатков: сложность многорядной конструкции, необходимость высокой точности изготовления, регулировки предварительного натяга (1—4 мкм), изменения рабочего натяга в процессе эксплуатации, быстрое изнашивание, пониженное демпфирование. Кроме того, технологические возможности подшипниковых узлов особенно в тяжелых станках ограничены или недостаточной быстроходностью при натяге, необходимом для черновых операций, или недостаточной нагрузочной способностью при натяге, необходимом для скоростных режимов обработки. Поэтому в последнее время все чаще применяют компоновки шпиндельных узлов на конических роликовых подшипниках с дистанционным гидравлическим регулированием натяга от ЧПУ станка в зависимости от режима обработки (рис. 2.1, б) или на гидростатических радиальных подшипниках (рис. 2.1, в), отличающихся простотой, технологичностью, долговечностью, повышенным демпфированием, экономичностью и точностью [1, 2]. Последний вариант конструкции шпиндельного узла является наиболее перспективным, поскольку такая конструкция обеспечивает частоту вращения до 3000—4000 об/мин при силе резания до 8 кН и крутящем моменте 1800 Н·м для шпинделей диаметром до 160 мм.

Рис. 2.1. Конструкция шпиндельного узла на опорах качения (а), на подшипниках с дистанционным гидравлическим регулированием натяга от ЧПУ станка (б) и на гидростатических радиальных подшипниках (в)