Модуль 5. Шпиндель и его опоры

Шпиндель — одна из наиболее ответственных деталей станка. Он передает вращение закрепленному в нем инструменту или обрабатываемой заготовке.

В качестве основного материала для шпинделей применяют среднеуглеродистую конструкционную сталь 45 с последую­щим улучшением (закалкой с высоким отпуском до твердости HRC 22—28). При повышенных требованиях к шпинделю и необ­ходимости обеспечения высокой твердости его поверхности приме­няют сталь 4OX с закалкой и отпуском до HRC 40—50. При особо высоких требованиях к поверхностной твердости шеек шпинделя применяют малоуглеродистые стали типа 2OX с последующей цементацией, закалкой и отпуском до HRC 56—62. Для слабо-нагруженных шпинделей особо точных станков применяют сталь 35ХМЮА, которую подвергают азотированию с последующей закалкой и отпуском до HV 850—1000. Для шпинделей тяжелых станков применяют марганцовистые стали типа 50Г2 с последующей нормализацией или закалкой и высоким отпуском до HRC 28—35. Для изготовления полых шпинделей большого диаметра иногда целесообразно применять серый или высокопрочный чугун с шаро­видным графитом в литой структуре.

Конструктивная форма шпинделей определяется способом крепления на нем зажимных приспособлений или инструмента, посадками элементов привода и типом применяемых опор. Шпин­дели, как правило, изготовляют пустотелыми для возможности прохода прутка, а также для уменьшения веса. Передние концы шпинделей станков общего назначения стандартизованы.

В качестве опор шпинделей станков применяют подшипники качения и скольжения. Так как от шпинделей требуется высокая точность вращения, то подшипники качения, используемые в опо­рах шпинделей, должны быть высоких классов точности. Выбор класса точности подшипника определяется допуском на биение переднего конца шпинделя, который зависит от требуемой точ­ности обработки. Обычно в передней опоре применяются более точные подшипники, чем в задней.

Несмотря на большое разнообразие конструктивного оформ­ления шпиндельных узлов, существует несколько основных конструктивных схем шпиндельных узлов на опорах качения в станках малых и средних размеров. Большим распространением пользуются шпиндельные узлы, в опорах которых применяются Двухрядные роликовые подшипники с коническим отверстием внутреннего кольца (серия 3182100). На этих подшипниках мон­тируют шпиндели токарных, фрезерных, расточных и других станков.