Сравнение характеристик опор шпинделей

Сравнение важнейших характеристик опор шпинделей дает основание для целесообразного выбора типа опор в каждом конкретном случае в зависимости от требований и функционального назначения шпиндельного узла.

Точность вращения обеспечивают опоры всех типов, однако за счет эффекта усреднения первоначальных погрешностей изготовления гидростатические и аэростатические опоры при той же исходной точности способны обеспечить более высокую точность вращения шпинделя.

Наибольшую жесткость обеспечивают роликовые подшипники качения, однако в гидростатических подшипниках вполне возможно достичь жесткости, достаточной для обеспечения жесткости всего шпиндельного узла и несущей системы станка. Аэростатические подшипники из-за малых давлений воздуха имеют жесткость на порядок меньшую.

Демпфирование особенно велико в гидростатических подшипниках, что в ряде случаев может существенно повысить виброустойчивость несущей системы и снизить шероховатость поверхности обрабатываемой детали. В аэростатических подшипниках демпфирование значительно ниже из-за сжимаемости воздуха и малой его условной вязкости.

Весьма высокую грузоподъемность в широком диапазоне изменения нагрузок обеспечивают подшипники качения. Наименьшие нагрузки выдерживают аэростатические опоры из-за малых давлений в системе питания.

Потери на трение в аэростатических подшипниках, особенно при больших скоростях, намного меньше, чем в опорах других типов. Это обстоятельство делает их наиболее перспективными для шпинделей особо быстроходных станков.

Для надежной работы гидростатических и особенно аэростатических опор необходимы тщательная защита от загрязнений, устройства аварийной безопасности и высокая надежность системы питания.

При открытом расположении подшипники качения являются единственно пригодными опорами.

Виброустойчивость шпиндельного узла во многих типах станков существенно влияет на устойчивость всей несущей системы станка и вибрации в процессе обработки на нем деталей. Шпиндель как упругая балка на податливых опорах имеет бесконечно большое число собственных частот колебаний, но практическую важность для общей виброустойчивости станка представляет обычно лишь низшие частоты колебаний.

Обычно в шпинделях станков собственную частоту колебаний выдерживают не ниже 200 Гц, а в наиболее ответственных случаях повышают до 500 Гц.

4. Механические передачи для приводов станков