Методические рекомендации по организации самостоятельной работы по дисциплинам «Металлорежущие станки»

 
30 РАСЧЁТ ШУ НА ЖЁСТКОСТЬ 
Расчет на жесткость ШУ производится для всех типов станков. При этом определяется 
упругое смещение шпинделя в сечении его переднего конца. В перемещении переднего 
конца шпинделя учитываются только деформации в шпинделе и в опорах. Перемещением 
деталей, инструмента и т.п. пренебрегают. 
При расчетах определяют радиальную и осевую жесткость. При расчете радиальной 
жесткости все силы приводят к двум взаимно перпендикулярным плоскостям(Yи Z). 
Далее вычисляют радиальное перемещение в каждой из плоскостей и находят общее: 
Радиальное перемещение шпинделя в заданном сечении состоит из: 
перемещение вызванное изгибом тела шпинделя. 
перемещение вызванное податливостью опор. 
сдвиг вызванный защемляющим моментом в передней опоре. 
перемещение определяемое податливостью контакта между кольцами 
подшипника и поверхностями шпинделя или корпуса. 
Смещение переднего конца шпинделя зависит не только от размеров шпинделя 
жесткости опор, но и от схемы нагружения. 
Выделяют 3 схемы нагружения: 
1.
Приводной элемент расположен между опорами 

---

45 
2.
Приводной элемент за задней опорой 
3.
Шпиндель ненагружен силами привода 
Схема характерна для прецизионных станков. В данной схеме применяется разгрузка 
шкива шпинделя на корпус. Прогиб на переднем конце шпинделя ограничивается 
величиной равной 1/3 допуска на биение конца шпинделя.
На практике применяются следующие наиболее допустимые значения прогибов и углов 
поворота: 
 
 
 

---

46 
31 МОТОР-ШПИНДЕЛИ, ОПИСАНИЕ, ХАРАКТЕРИСТИКИ. ПРИМЕРЫ 
СОВРЕМЕННЫХ ШУ 
 
Мотор-шпиндели предназначены для использования в автоматизированных 
станках и обрабатывающих центрах. Они позволяют производить фрезерование (в том 
числе и высокоскоростное), сверление, растачивание, нарезание резьбы, шлифование (в 
том числе и глубинное). Применяется для обработки различных материалов. 
Они снабжаются системой автоматического зажима инструмента, розжим 
инструмента осуществляется встроенным приводом, а зажим набором тарированных 
пружин. Диагностика положения системы зажима осуществляется засчет встроенных 
датчиков. Для обеспечения надежности зажима инструмента контактные поверхности 
конусов мотор-шпинделей очищают сжатым воздухом при смене инструмента. Является 
риверсируемым. Благодаря уменьшению времени разгона и торможения вспомогательное 
время обработки может быть значительно сокращено. Мотор шпинедели изготавливают 
со встроенным ассинхронным электродвигателем, который разработан специально для 
достижения высоких мощностей и крутящего момента на низких и средних скоростях. 
Для защиты обмоток электродвигателя от перегрузок используются терморезисторы. 
Применяется водяное охлаждение моторной части передней опоры, что позволяет 
значительно сокращать габаритные размеры мотор-шпинделя. Для повышения пыле- и 
влагозащищенности в конструкции мотор-шпинделей предусмотрено воздушное 
уплотнение. В корпусе создается избыточное давление, что в значительной степени 
увеличивает ресурс подшипников. Мотор-шпиндели работают в широком диапазоне 
частот вращения, поэтому в них используются прецизионные гибридные шарико-
подшипники с системой нормированного предварительного натяга обеспечивающие 
высокие величины жесткости и допустимых нагрузок. 
Мировые производители Fisher (Швейцария), Elte (Италия), Siemens. 
В шпинделях используются высокооборотные керамические или металлические 
подшипниники. Используется масло-воздушное смазывание. 
Шпиндели двигателя 2SP1 ECO являются стандартными компактными 
шпинделями двигателя, которые могут использоваться в качестве альтернативы 
шпинделям с ременным приводом, как для чернового резания, так и для точной 
обработки. 
Шпиндель двигателя 2SP1 содержит все стандартные элементы шпинделя 
двигателя, такие как инструментальный патрон, механизм зажима и разжима 
инструментов, подшипники шпинделя, подходящие для поглощения усилий во время 
обработки, двигатели привода с водяным охлаждением, кожух шпинделя для фиксации и 
датчики для индексации и контроля смены инструмента. 
Шпиндели с приводом бывают 2 диаметров: 200 мм (7.87 дюймов) (2SP120) и 250 
мм (9.84 дюймов) (2SP125) и благодаря разной градации момента и скорости подходят для 
соответствующего семейства фрезерных станков. Они были спроектированы специально 
для использования вместе с системой преобразования SIMODRIVE 611. 
Шпиндели двигателя 2SP1 ECO предлагают пользователю следующие важные 
преимущества перед обычными шпинделями с ременным приводом: 

Компактный шпиндель и "все включено" в стойку шпинделя 

Меньше компонентов и простая инсталляция

Экономное решение по сравнению с сегодняшними шпинделями с ременной 
передачей

Группа приводов с высокой степенью жесткости 

Высокий момент и скорость, а, следовательно, и высокая производительность 
благодаря высокой эффективности резания и сокращению непроизводительного 
времени 

---

47 

Более высокая скорость и короткое время запуска по сравнению с традиционными 
шпинделями с ременным приводом

Экономичный механизм разжима инструмента или как опция быстродействующий 
гидравлический механизм разжима инструмента

Поставка систем по всему миру, включая механику шпинделей из одних рук – от 
фирмы Siemens 
Основной областью использования шпинделей двигателя ECO являются 
использование в качестве шпинделей станка для простых фрезерных станков и 
обрабатывающих центров в цехах в секторе станков. 
Шпиндели двигателя 2SP120 особенно подходят для использования в области 
обработки легких металлов при низком моменте и высокой скорости.
Шпиндели двигателя 2SP125 отличаются высоким моментом. Главной областью 
использования является обработка стали и литье.