Работоспособность шпиндельных опор в условиях резания с частым изменением скоростей и нагрузок зависит от конструкции шпиндельной группы. Конструкции шпиндельных опор разнообразны (рис. 1). Шпиндельные опоры, приведенные на рис. 1, а, предназначены для токарных, фрезерных, шлифовальных и многооперационных станков с ЧПУ. В передней опоре установлены два подшипника: двухрядный роликовый подшипник с конусным отверстием во внутреннем кольце серии 3 182 000 и упорно-радиальный сдвоенный, подшипник с углом контакта 45° серии 168 140 (или 60° в других сериях).
Устанавливаемые подшипники
В задней опоре в этом случае размещают радиальный шариковый или чаще роликовый подшипник серии 3 182 000. Оба подшипника передней опоры работают с некоторым натягом. Натяг в роликовом подшипнике серии 3 182 000 достигается за счет осевого смещения вдоль шпинделя внутреннего кольца 8. В исходном свободном состоянии между беговыми дорожками колец 5, 10 и роликами 9 имеется радиальный монтажный зазор 0,03-0,06 мм. При смещении вправо вдоль шпинделя 1 внутреннее кольцо 8 растягивается на конусе шпинделя (перемещение на 0,1 мм уменьшает монтажный зазор на 0,008 мм), монтажный зазор вначале уменьшается до нуля, а затем в подшипнике появляется натяг. Величина натяга ограничивается с помощью дистанционного кольца 11.
Рис. 1. Шпиндельные опоры станков с ЧПУ
Упорно-радиальный подшипник воспринимает осевые нагрузки и повышает радиальную жесткость передней опоры. Его изготовляют в дуплексированном исполнении с предварительным натягом, и он состоит из деталей пяти наименований: колец 5, 7, наружной обоймы 6, втулки 5 и двух рядов шариков 4 в сепараторах.
При затягивании гайкой 2 до плотного смыкания торцов колец 5, 7 и втулки 5 в подшипнике между кольцами, шариками и наружной обоймой возникает натяг, обеспеченный при изготовлении подшипника размерами сопрягаемых деталей.
В устройстве шпинделя по типу приведенного на рис. 1, б использован в задней опоре конический роликоподшипник с широким наружным кольцом, поджимаемым пружиной, а в передней опоре — двухрядный конический роликовый подшипник с буртом на наружном кольце. Опоры такого типа применяют в конструкциях средних и тяжелых токарных и фрезерных станков. Шпиндельные узлы, показанные на рис. 1, в, предназначены для легких и средних токарных, фрезерных и шлифовальных станков.
Классы точности подшипников
В шпиндельные опоры устанавливают подшипники самых высоких (второго и четвертого) классов точности по ГОСТ 520-71. Собранное шпиндельное устройство благодаря высокой точности шпинделя, расточек корпуса шпиндельной бабки, подшипников, Втулок и гаек имеет высокую выходную точность, определяемую обычно радиальным биением оправки, установленной в отверстие шпинделя, у корня и на вылете; осевым биением шпинделя; радиальным биением посадочного пояска шпинделя; торцовым биением опорного бурта шпинделя. Допускаемые отклонения не превышают нескольких микрометров или нескольких десятков микрометров в зависимости от класса точности и размеров станка.
