3.8. Балансировка шпинделей
Все шпиндели быстроходных станков проходят балансировку в собранном виде. Качество обрабатываемых на станке деталей во многом зависит от стабильности положения шпинделя в станке и плавности его вращения. Погрешности изготовления и монтажа шпинделя, а также неодинаковая плотность металла, из которого он сделан, приводят к неуравновешенности шпинделя, что при эксплуатации станка может вызвать вибрации.
Они снижают стойкость режущего инструмента, качество обработанной поверхности, вызывают усиленное изнашивание опор шпинделя и в ряде случаев вынуждают либо сильно снижать режимы резания, что ведет к понижению производительности, либо вообще прекращать работу.
Неуравновешенность может быть статической, когда не совпадает центр тяжести детали с осью вращения (она вызывает только центробежную силу), и динамической, когда действие неуравновешенных масс вызывает появление пары сил и центробежных моментов инерции, не равных нулю.
Для устранения неуравновешенности детали проходят балансировку. В соответствии с двумя видами неуравновешенности существуют и два вида балансировок — статическая и динамическая.
Статическую балансировку применяют обычно для деталей, у которых отношение длины к диаметру мало (маховики, диски, зубчатые колеса), так как влияние динамической неуравновешенности у них невелико. Балансировку производят на оправке с надетой на нее деталью, свободно перемещающейся на двух параллельных ножах или роликах под действием статического момента. Таким образом определяется радиальное направление приложения уравновешивающего груза.
У шпинделя станков с отношением длины к диаметру > 1. Так как на шпиндель монтируют ряд деталей (зубчатые колеса, кольца-гайки, подшипники, втулки, фланцы), то для него характерны оба вида неуравновешенности, поэтому его подвергают динамической балансировке в сборе, которая устраняет оба вида неуравновешенности.
Динамическую балансировку производят на специальных балансировочных станках. Балансировку шпинделей диаметром до 800 мм и весом 98...980 Н производят на станке 9Б725А.
Неуравновешенность шпинделя на этом станке определяется измерением амплитуды и фазы колебаний спор. Неуравновешенностьустраняют высверливанием металла в заданных местах балансируемой детали или узла в сборе с помощью двух специальных сверлильных головок, встроенных в балансировочный станок.
Так, допустимый дисбаланс шпинделя токарного станка 16К20 в сборе с монтируемыми на него деталями равен 25 г·см при частоте вращения шпинделя 33,3 с-1. При его балансировке металл высверливают на торце большого зубчатого колеса и заднего фланца.
3.9. Контроль шпинделей
Точность изготовления шпинделя проверяют в определенной последовательности: сначала определяют правильность формы поверхностей, затем их геометрические размеры и потом уже их положения. Такая последовательность необходима для того, чтобы можно было путем исключения погрешностей измерять с наибольшей точностью тот параметр, который необходимо проверить.
Измерительными базами при проверке шпинделя обычно являются поверхности его опорных шеек, которые будучи его основными базами определяют положение всех остальных поверхностей при работе шпинделя в станке. Поэтому при проверке шпиндель устанавливают опорными шейками с упором в один торец на призмы контрольной плиты или специальных контрольных устройств. Одна из призм — обычно регулируемая по высоте.
Правильность геометрической формы проверяют в нескольких сечениях, перпендикулярных к оси шпинделя: овальность и конусообразность — с помощью скоб с отсчетным устройством (типа СР по ГОСТ 11098—75), а круглость — с помощью кругломера (по ГОСТ 17353—80).
Отклонение образующей цилиндрической поверхности от прямолинейности проверяют индикатором, наконечник которого перемещается по образующей поверхности параллельно оси шпинделя. По разности наибольшего и наименьшего показаний судят об отклонении от параллельности.
Прямолинейность образующей конуса можно определить с по-мощью показаний отсчетного устройства прибора БВ-7320.
Диаметральные размеры в зависимости от степени точности и их значения проверяют скобами с отсчетным устройством СР (по ГОСТ 11098—75), а также микрометром (цена деления 0,01 мм), пассаметром (цена деления 0,002 мм) или микротастом (цена деления 0,001 мм).
Затем контролируют правильность положения поверхностей относительно оси вращения шпинделя. Отклонение от соосности контролируемой поверхности с осью вращения шпинделя проверяют индикаторами, вращая шпиндель вокруг оси. Такую проверку необходимо производить в двух крайних сечениях контролируемой поверхности.
Особое внимание уделяется контролю соосности исполнитель-ных поверхностей с осью вращения шпинделя. Метод проверки зависит от конструкции шпинделя. Так, для шпинделей с коническим центральным отверстием, биение конусной поверхности относительно оси вращения шпинделя проверяется с помощью цилиндрической оправки, которую вставляют в проверяемое отверстие точным конусным хвостовиком,
На рисунке 3.4 дана схема контроля отклонений от соосности, радиального и торцового биения на специальном стенде шпинделя типа А (подобен шпинделю токарного станка 16K20).
Рисунок 3.4. – Стенд специальный для контроля отклонений от соосности, радиального и торцового биения шпинделя: 1, 5 — упор (торцовый — I вариант, центральный — II вариант); 2, 9 — контроля соосности; 3,4 — ножевидные призмы; 6, 8, 10, 11, 13, 14, 15 — контроль радиального биения, 7, 12 — контроль торцового биения