animateMainmenucolor
activeMenucolor
Главная / ЧПУ станок / Шпиндельные Узлы Металлорежущих Станков

Шпиндельные Узлы Металлорежущих Станков

Шпиндель, являющийся конечным элементом привода главного движения и предназначенный для крепления инструмента или заготовки, оказывает существенное, часто лимитирующее влияние на точность станков, их производительность и надежность.

Шпиндельный узел металлорежущего станка - это шпиндель на опорах, установленных в собственном корпусе или непосредственно в корпусе шпиндельной бабки. В современных шпиндельных узлах применяются опоры качения, гидродинамические, гидростатические, аэростатические, а в последнее время и электромагнитные опоры.

Шпиндель, являющийся конечным звеном главного привода металлорежущих станков, оказывает существенное влияние на качество и производительность обработки.

Основные требования предъявляемые к шпиндельным узлам металлорежущих станков:

  • точность вращения;
  • жесткость;
  • виброустойчивость;
  • несущая способность;
  • долговечность;
  • быстроходность;
  • малые тепловыделения и температурные деформации;
  • быстрое и точное закрепление инструмента (детали) и его автоматизация;
  • минимальные затраты на изготовление и эксплуатации.

Основные типы шпиндельных узлов и их конструкции

Наиболее распространены в шпиндельных узлах станков (как наиболее экономичные и надежные) опоры качения. В обычных подшипниках качения, в которых не принято специальных мер для достижения высоких скоростей, параметр быстроходности не превышает dn≤0,4*106 мм об/мин (где d-внутренний диаметр подшипника, n-частота вращения). Благодаря совершенствованию способов и видов смазки и охлаждения, динамической балансировке шпинделя в подшипниках качения значения dn могут быть увеличены до 2,5*106 мм об/мин. Гидростатические подшипники работают обычно при dn≤1,5*106 мм об/мин, аэростатические - при dn≤(2,5-3,0)*106 мм об/мин.

Основные типы опор качения шпиндельных узлов:

  • двухрядные роликовые с коническим отверстием типа 3182100;
  • роликовые радиально-упорные конические типов 2007100, 7100 и их модификация типа 117000 с дистанционно управляемым предварительным натягом;
  • шариковые упорно-радиальные типа 178000;
  • шариковые радиально-упорные типов 36000, 46000;
  • шариковые упорные типа 8000.

Основные схемы расположения подшипников в опорах шпиндельных узлов приведены на рис. 1.

Схема 1, по которой радиальные нагрузки в обеих опорах воспринимаются двухрядными роликовыми подшипниками типа 3182100, а осевые - шариковые упорно-радиальными типа 178000 (устанавливаемыми вблизи передней опоры), является для среднескоростных шпиндельных узлов (dn≤0,4*106 мм об/мин) наиболее оптимальной и широко распространена в станках токарной, сверлильно фрезерно расточной и других групп.

Модификации схемы 1:

  • в задней опоре вместо роликовых устанавливаются шариковые подшипники (снижается стоимость, но падает жесткость шпиндельного узла металлорежущих станков);
  • упорно-радиальные подшипники заменяются упорными (при отсутствии жестких требований по быстроходности).

Схема 2 с роликовыми коническими подшипниками типа 117000 с управляемым натягом Рн.у при сохранении достоинств схемы 1 позволяет увеличить быстроходность шпиндельного узла, в особенности для шпиндельных узлов тяжелых металлорежущих станков.

Рис. 1. Основные схемы расположения подшипников в опорах шпиндельных узлов

Модификации схемы 2:

  • подшипники типа 117000 заменяются на опоры с пружинным натягом Рн;
  • исполнение только с монтажным предварительным натягом (опоры типа 2007100);
  • установка в передней опоре двух подшипников.

Все эти модификации имеют пониженную по сравнению с базовой быстроходность.

Схема 3, по которой в передней и задней опорах устанавливаются комплекты шариковых радиально-упорных подшипников типов 36000, 46000, имеет преимущества перед схемами 1 и 2 по быстроходности и тепловыделению, но проигрывает по критерию жесткости. Она распространена для быстроходных шпиндельных узлов станков фрезерной, шлифовальной и др. групп.

Модификации схемы 3:

  • количество подшипников в одной опоре изменяется от одного до трех (редко четырех);
  • исполнение только с монтажным предварительным натягом.

Особенности конструкции шпиндельных узлов зависят от типа и размера металлорежущего станка, класса точности, параметров обработки. Как правило, это шпиндель на двух опорах качения, неподвижный относительно корпуса шпиндельной бабки в осевом направлении.

Анализ расчетных зависимостей на точность вращения позволяет сделать выводы:

  • по критерию точности вращения следует увеличивать межопорное расстояние;
  • биение передней опоры шпиндельного узла в большей степени, чем задней сказывается при проведении к инструменту;
  • взаимной пригонкой при сборке шпиндельного узла можно уменьшать биение, приведенное к инструменту.

Осевое биение в основном определяется торцевым биением опор и сопрягаемых с ними деталей.

Жесткость шпиндельного узла металлорежущего станка

Радиальная жесткость шпиндельного узла в основном определяется податливостью собственно шпинделя и инструмента, податливостью опор, а также контактной податливости стыка конус-оправка.

Податливость опор в зависимости от требуемой точности расчета, определяется:

  • с учетом только упругих деформаций тел качения и колец подшипников;
  • дополнительно с учетом контактных деформаций на посадочных поверхностях колец подшипников;
  • с учетом влияния зазора-натяга и точности изготовления опор.

Уточненный расчет радиальной жесткости шпиндельного узла производят с помощью электронных вычислений. При этом возможны учет влияния защемляющего момента в осевой опоре, уточнение геометрических параметров шпинделя и т. д.

Осевая жесткость шпиндельного узла определяется в основном параметрами осевых опор и сопрягаемых деталей.

Расчет на жесткость сводится к определению деформаций изгиба и в отдельных случаях - деформаций кручений.

При составлении расчетной схемы шпиндель обычно заменяют балкой на шарнирных опорах. Такое допущение справедливо при наличии в опорах по одному подшипнику качения. Несколько подшипников в одной опоре при уточненных расчетах следует рассматривать как упругую опору, а шпиндель на подшипниках скольжения - как балку на упругих основаниях. Последний случай может быть также условно сведен к балке, лежащей на шарнирных опорах с добавлением реактивного момента M в опоре (рис. 2), величина которого колеблется по опытным данным в пределах от нуля (при незначительных нагрузках - отделочные станки) до 0,3-0,35 от внешнего момента, действующего в среднем сечении шпинделя на опоре.

При приближенных расчетах прогибы и углы поворота сечений шпинделя могут быть определены аналитически.

Допускаемый прогиб на конце шпинделя принимают с учетом требований, предъявляемых к точности обработки на станке. При этом прогиб на конце шпинделя ограничивают некоторой долей (обычно ⅓) допуска на биение конца шпинделя. Прогибы и углы поворота в других сечениях шпинделя ограничиваются требованиями удовлетворительной работы передач и подшипников.

Рис. 2. Схема к расчету прогибов шпинделя: 1 - теоретическая линия изгиба оси шпинделя на ножевых опорах; 2 - действительная упругая линия изгиба оси шпинделя; 3 - теоретическая линия изгиба оси шпинделя при жесткой заделке в передней опоре

Виброустойчивость шпинделей станков по металлу

Расчет на виброустойчивость, который предусматривает определение собственной частоты шпинделя с целью избежания резонансных колебаний, рекомендуется производить для быстроходных шпинделей. Собственную частоту колебаний можно определять любым из методов, рассматриваемых в курсах теоретической механики. При отсутствии значительных масс, расположенных на консоли, целесообразно применять графический способ (рис. 3 - для шпинделя токарно-револьверного станка).

Рис. 3. Схема к расчету шпинделя на виброустойчивость

Динамические характеристики шпиндельных узлов

Динамические характеристики необходимы для оценки динамического поведения шпиндельного узла металлорежущего станка при вращении на холостом ходу и расчетов виброустойчивости при резании. При динамических расчетах в основном определяются:

  • низшие частоты собственных колебаний и амплитудно фазовые частотные характеристики;
  • амплитуды колебаний инструмента (заготовки) на холостом ходу.

Шпиндельный узел станка являются сложными динамическими системами с распределенными и сосредоточенными параметрами. Расчет характеристик колебаний при вращении на холостом ходу производят, как правило, для высокоскоростных шпиндельных узлов при жестких требованиях по точности. В свое время ЭНИМС разработал для этой цели программное обеспечение позволяющее на стадии проектирования получать количественные оценки влияния на уровень вибраций узлов, их конструктивно-технологических параметров, а также качества изготовления и сборки.

Температурные характеристики шпиндельных узлов станков

Расчет температурных характеристик шпиндельных узлов металлорежущих станков в связи с постоянным ростом скоростей и нагрузки становится все более актуальным. Основными задачами расчета являются:

  • определение величин температурных деформаций переднего конца шпинделя и их изменения во времени;
  • анализ влияния на температурные характеристики конструктивных параметров и условий работы шпиндельного узла (конструктивной схемы, типоразмера опор, способа и создания величины предварительного натяга, типа смазки и т.д.).

Достоверный расчет температурных характеристик может быть произведен только с помощью электронных вычислений. В ЭНИМС была разработана подсистема “Температурные поля и температурные деформации” позволяющая по данным чертежа шпиндельного узла и режимам работы определить изотермы температурных полей и линии деформированного состояния узла в аналитическом и графическом виде, при этом возможен анализ вариантов конструкций с учетом влияния величины:

  • зазора-натяга;
  • вязкости масла;
  • частоты вращения и т.д.

Выбор и оптимизация параметров шпиндельных узлов при проектировании

Влияние конструктивных и эксплуатационных параметров шпиндельного узла металлорежущих станков на рабочие характеристики в ряде случаев противоречиво. При выборе каждого из них следует проводить сравнительные расчетные оценки возможных вариантов по разным критериям. Основными параметрами шпиндельных узлов являются:

  • типы подшипников и схемы их расположения;
  • главные конструктивные размеры (диаметры шеек под подшипник, длины и диаметры участков шпинделя и т.д.);
  • способ и величина предварительного натяга;
  • вид и способ смазки и охлаждения.

Выбор параметров шпиндельного узла производится с учетом всего комплекса требований и условий работы станка.

Существенную помощь конструктору при выборе и оптимизации параметров шпиндельного узла на этапах эскизного и технического проектов оказывает разработанная ЭHИМС автоматизированная подсистема “Шпиндельный узел”. Она обеспечивает синтез эскиза шпиндельного узла на основе автоматизированного проектировочного расчета, а также определение рабочих характеристик спроектированного с помощью электронных программ или традиционным способом шпиндельный узел и его элементов.

Исходными данными для синтеза эскиза шпиндельного узла служат технические характеристики, сведения о предпочтительных типах опор и приводных элементах. Для проверочных расчетов исходными данными являются эскиз узла, параметры опор и нагрузок.

В результате на этапе синтеза программа выдает эскиз разработанного шпиндельного узла с основными размерами и распечаткой дополнительных величин и комментариев. В результате проверочного расчета получают жесткость, амплитудно фазовые частотные характеристики, долговечность подшипников, установившуюся температуру и другие параметры шпиндельного узла. Работа происходит в режиме диалога. Окончательный вариант шпиндельного узла на основе полученной информации выбирает конструктор.

Требования к шпиндельным узлам металлорежущих станков

Точность фрезерной обработки детали на многих станках определяется в значительной мере точностью вращения шпинделя, передающего движение закрепленному в нем инструменту или обрабатываемой детали. В связи с этим к шпиндельным узлам станков предъявляются следующие основные требования:

Точность вращения - характеризуется обычно биением переднего конца шпинделя. Для большинства станков общего назначения допускаемые величины биения переднего конца шпинделя - радиального и осевого - стандартизованы; для специальных станков они назначаются с учетом требуемой точности обрабатываемой на станке детали.

Жесткость - определяется правильностью положения шпинделя под действием рабочих сил. Слишком большие деформации шпинделя неблагоприятно отражаются на точности обработки и на работоспособности опор шпинделя и его привода.

Виброустойчивость - это требование предъявляется к шпинделям скоростных станков, особенно - предназначенных для выполнения отделочных операций.

Износостойкость трущихся опорных поверхностей, если они предусмотрены на шпинделе, при наличии опор скольжения или при относительном продольном перемещении элементов привода и шпинделя (на сверлильных, расточных и других станках).

Указанные требования обеспечиваются правильным выбором материалов и конструкции шпинделя и его опор.

Конечным звеном привода главного движения является шпиндель станка, который служит для крепления заготовки или инструмента и существенно влияет на точность, производительность и надежность всего станка. Поэтому к шпинделям предъявляется ряд требований.

  • Требования по геометрической точности переднего конца шпинделя, определяемой радиальным и осевым биением. Обычно величина биения составляет 25-30% от допуска на определяющий размер обработки.
  • Требования по жесткости (радиальной и осевой), определяемой по деформации шпинделя под нагрузкой. Так жесткость на переднем конце шпинделя определяется
    j=F/Y
    где Y - прогиб переднего конца шпинделя под действием силы F, приложенной на этом конце.
    В общем балансе упругих перемещений в технологической системе станка деформации шпиндельных узлов доходят до 50%.
  • Требования к шпинделю по передаче на заготовку или инструмент расчетных режимов для обработки на заданных технологических операциях.
  • Требования к шпинделю по ограничению тепловыделений и температурных деформаций, которые регламентируются допустимым нагревом подшипников. Для станков в зависимости от класса точности установлены значения нагрева, приведенные на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Допустимая температура нагрева подшипников шпиндельного узла

  • Требования по долговечности шпиндельных узлов, зависящей прежде всего от долговечности опор.
  • Требования к шпинделю по динамическим качествам (виброустойчивости), обеспечение которых в первую очередь достигается за счет реализации конструкции шпиндельного узла, имеющего собственную частоту не ниже 500÷600 Гц.
  • Требования к шпинделю по быстроте и точности закрепления инструмента или детали, которое в станках с ЧПУ осуществляется автоматически.

Сама конструкция шпиндельного узла зависит от типа и размера станка, класса его точности, параметров процесса обработки.

Одним из основных факторов, определяющих конструкцию, является форма переднего конца шпинделя. Так как для крепления инструментов и деталей применяют стандартные приспособления, то передние концы шпинделей для большинства станков стандартизованы, см. рис. 3.2.

Рис. 3.2. Стандартизованные концы шпинделей: а - токарный, шлифовальный станок и др.; б - фрезерный станок; в - сверлильно-расточной станок; г - шлифовальный станок

Другим фактором является конфигурация внутренних поверхностей, обусловленная конструкцией зажимного устройства, встраиваемого в шпиндель, или отверстием для размещения прутковой заготовки, примером являются токарные автоматы с ЧПУ.

Тип приводного элемента зависит от частоты вращения, передаваемого момента (силы), необходимой плавности вращения и общей компоновки привода.

Важное место занимают способы смазывания, определяющие надежность работы шпиндельного узла, среди которых можно выделить следующие: смазывание погружением, разбрызгиванием, циркуляцией, капельное, масляным туманом, под давлением. В станках с ЧПУ наиболее распространены последние четыре способа.

Для защиты подшипников шпинделя от проникновения в них загрязнений, охлаждающей жидкости, а также исключения вытекания смазочного материала из подшипников предназначены уплотнения. Наиболее распространенные типы уплотнений шпинделей приведены на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Наиболее распространенные типы уплотнений: а, б - манжетные; в, г - лабиринтные; 1 - вращающийся стакан; 2 - кольца; 3 - диски; 4 - невращающийся стакан; 5 - резиновое кольцо; 6 - фиксирующий винт

Однако, возросшие требования к характеристикам приводов главного движения потребовали создания более надежных уплотнений, допускающих работу с подпором давления в уплотняемой полости. Такими перспективными уплотнениями являются пневматические. В наиболее простой конструкции (рис. 3.4, а) преградой вытеканию жидкости наружу и попаданию загрязнений внутрь является подаваемый под избыточным давлением в канаву 1, сжатый воздух, вытекающий по стрелкам α' наружу и по α'' - во внутреннюю полость 2 через малый зазор ∆ между шпинделем и корпусом 4.

Однако, с учетом возможных радиальных деформаций шпинделя величина ∆ должна быть достаточно большой (до 0,1 мм), что ведет к большому перерасходу сжатого воздуха. В более сложной конструкции с плавающей втулкой 1 (рис. 3.4, б), отделенной от шпинделя 2 и торцев выточки корпуса 3 малыми зазорами порядка 0,005-0,015 мм, обеспечивающими аэростатический режим базирования втулки, при поперечных смещениях консольной части шпинделя втулка перемещается в выточке вслед за ним с сохранением рабочих зазоров. Расход воздуха при этом весьма мал.

Для станков нормальной точности в качестве материала шпинделей применяют стали 45, 50, 40Х с поверхностной закалкой до твердости HRCэ 48-56. Шпиндели сложной формы делают сталей 50Х, 40ХГР с объемной закалкой до HRCэ 56-60.

Рис. 3.4. Пневматические уплотнения шпинделя: а - с запорной канавкой; б - с плавающей втулкой

Материалы и конструкции шпинделей

Для большинства шпинделей основным требованием является достаточная жесткость, зависящая, в частности, от модуля упругости материала шпинделя. В связи с тем, что модуль упругости различных сталей практически одинаков, нет оснований применять для шпинделей легированные стали, если применение их не диктуется иными требованиями; поэтому в качестве основного материала для изготовления шпинделя используют среднеуглеродистую конструкционную сталь 45 с последующим улучшением (закалка с высоким отпуском до твердости HRC 22-28).

При повышенных требованиях к шпинделю и необходимости обеспечения высокой твердости его поверхности (или отдельных участков ее) применяют иногда сталь 40Х с закалкой и отпуском до HRC 40-50. Лучшие результаты дает в этих случаях закалка т. в. ч., которая обеспечивает поверхностную твердость шеек шпинделя (при применении подшипников скольжения) до HRC 48-60 и значительно меньшие деформации при термической обработке. При особо высоких требованиях к поверхностной твердости шеек шпинделя применяют также малоуглеродистые стали типа 20X с последующей цементацией, закалкой и отпуском до HRC 56-62.

Для слабонагруженных шпинделей особо точных станков применяют сталь 35ХМЮА, подвергая ее азотированию с последующей закалкой и отпуском до твердости HV 850-1000, что обеспечивает особо высокую поверхностную твердость при очень малых деформациях.

Для шпинделей тяжелых станков применяют марганцовистые стали типа 50Г2 с последующей нормализацией (слабо нагруженные шпиндели) или закалкой и высоким отпуском до HRC 28-35.

В отдельных случаях для изготовления полых шпинделей большого диаметра в расточных и некоторых других станках целесообразно применять серый чугун СЧ 15-32 или СЧ 21-40, или высокопрочный чугун с шаровидным графитом в литой структуре. Конструктивная форма шпинделя определяется характером закрепления в нем инструмента или обрабатываемой заготовки, посадками элементов привода и типом применяемых опор (см., например, рис. 4).

Рис. 4. Схема шпинделя: а - узел; б - рабочий чертеж

Концы шпинделей станков общего назначения стандартизованы (рис. 5), чем и предопределяется в значительной степени конструкция шпинделя в целом.

Рис. 5. Основные типы концов шпинделей станков

Шпиндельные узлы металлообрабатывающих станков в соответствии с предъявляемыми к ним требованиями должны обеспечить следующее:

  • Передачу на заготовку или инструмент расчетных режимов для заданных технологических операций.
  • Точность вращения, оцениваемую радиальным и осевым биением переднего конца шпинделя; для станков общего назначения, в зависимости от класса точности станка, точность вращения должна соответствовать стандартным значениям. Для специальных станков точность вращения зависит от требуемой точности обработки.
  • Жесткость (радиальная и осевая), определяемую по деформации шпинделя под нагрузкой. Деформация шпиндельных узлов в общем балансе упругих перемещений станков достигает до 50%, а в некоторых типах - до 85%. Единых норм для назначения жесткости шпиндельных узлов не существует. Исходя из нормальной работы подшипников, жесткость на участке между опорами ограничивают величиной 250-500 Н/мкм (большие значения для станков повышенной точности), что лимитирует диаметр шпинделя. Иногда жесткость переднего конца шпинделя станков нормального класса точности также ограничивают приведенной величиной.

Возможно также определение жесткости шпинделя, исходя из требований к точности обработки. В этом случае определяют прогиб от сил резания и момента привода при соответствующих режимах обработки; он ограничивается допуском на лимитирующий размер детали.

  • Высокие динамические качества (виброустойчивость), которые определяются амплитудой колебаний переднего конца шпинделя и частотой собственных колебаний. Вибрации, возникающие в шпиндельном узле, отрицательно сказываются на точности и чистоте обработки, стойкости инструмента и производительности станка. Желательно, чтобы собственная частота шпинделя была не ниже 500-600 Гц.
  • Минимальные тепловыделения и температурные деформации шпиндельного узла, так как они влияют как на точность обработки, так и на работоспособность опор. Тепловыделения регламентируются допустимым нагревом подшипников. Норма нагревания установлена только для станков класса Н (допустимый нагрев на наружном кольце подшипника составляет 70°C).
  • Долговечность шпиндельных узлов, которая зависит от долговечности опор шпинделя, что в свою очередь во многом определяется эффективностью системы смазывания, уплотнений, частотой вращения, величиной предварительного натяга в подшипниках качения и т.д. Долговечность шпиндельных узлов не регламентирована, её определяют по усталости, износу деталей подшипника или потере смазочных свойств масла. Диаметр шейки шпинделя выбирают по критерию жесткости, что обычно обеспечивает долговечность подшипников. При применении бесконтактных опор, таких как гидростатические и аэродинамические, долговечность теоретически считается неограниченной.
  • Быстрое и точное закрепление инструмента или обрабатываемой детали в шпинделе станка; в современных станках требуется автоматизация этой операции.
  • Минимальные затраты на изготовление, сборку и эксплуатацию шпиндельного узла при удовлетворении всех остальных требований.

Шпиндельные узлы играют ключевую роль в обеспечении эффективности и точности станков. Поэтому крайне важно учитывать все требования к ним для достижения оптимальных показателей работы оборудования.

Расчёт шпиндельных узлов на жесткость на жёсткость

Главные размеры шпиндельного узла (рис. 6) - диаметр d шейки шпинделя под передней опорой и расстояние l между опорами - выбирают из расчёта шпинделя на жёсткость. Величину вылета α шпинделя определяют по стандартным размерам его переднего конца и размерам уплотнений; он должен быть возможно малой.

Рис. 6. Главные размеры шпиндельного узла

При приближённых проектных расчётах шпиндель заменяют балкой на двух опорах с силой F, приложенной на консоли, т. е. на расстоянии α от середины передней опоры (рис. 7). Радиальное перемещение переднего конца шпинделя: yΣ=yшп+yоп+yсдв, где yшп - перемещение, вызванное изгибом тела шпинделя; yоп - перемещение, вызванное податливостью (нежёсткостью) опор; yсдв - перемещение, вызванное сдвигом от действия поперечных сил.

Рис. 7. Жесткость шпиндельного узла: а - расчетная схема; б - наибольшая достижимая жесткость шпиндельного узла при радиальном зазоре в переднем подшипнике, равном нулю (1) и с большим натягом (2)

При точностных расчётах необходимо знать величину и направление перемещения переднего конца шпинделя с учётом силового воздействия от приводных элементов. Это могут быть зубчатые передачи, расположенные между опорами на расстоянии l1 (см. рис. 6) от передней опоры, либо ременные передачи со шкивом, расположенным на расстоянии l2 от задней опоры шпинделя. В этом случае учитывают силы резания и силы привода, которые приводят к двум плоскостям (вертикальной и горизонтальной). По известным формулам сопротивления материалов вычисляют прогиб конца шпинделя в каждой плоскости.

Вычисления целесообразно проводить с учётом защемления в передней опоре и конкретной величины натяга с помощью вычислительной техники. Выбирая определённым образом угловое расположение элемента и расстояния l1 и l2, можно добиться минимального влияния привода на положение переднего конца шпинделя.

При расчёте общей жёсткости шпиндельного узла необходимо учитывать жёсткость конического соединения шпинделя с приспособлением (оправкой, патроном) или хвостовиком инструмента, а также жёсткость приспособлений и инструмента. Во многих случаях они являются определяющими в общем балансе жёсткости.

Погрешности изготовления конического соединения, обусловленные несовпадением углов конусов отверстия и оправки, резко снижают жёсткость соединения. Для её повышения применяют предварительную затяжку, которая создаётся специальными зажимными приспособлениями, расположенными во внутренних цилиндрических полостях шпинделя.

Податливость патронов и зажимных цанг при обработке коротких прутков в токарных станках составляет 80-90% податливости всей системы шпиндельного узла. Во фрезерных и расточных станках доминирующими могут являться деформации концевого инструмента.

Расчёт динамических и температурных характеристик шпинделя

Уровень колебаний переднего конца шпинделя определяют по амплитудно-фазочастотным характеристикам (АФЧХ), которые целесообразно рассчитывать по заранее подготовленным программам средствами вычислительной техники.

Температурные характеристики шпиндельного узла рассчитывают на основе уравнений теплового баланса, где учитывается выделение теплоты за счёт трения в подшипниках и отвод её через стенки корпуса коробки и в тело шпинделя.

Разработаны системы автоматизированного проектирования (САПР) шпиндельных узлов, которые в режиме диалога позволяют спроектировать шпиндельный узел с оптимизированными по требуемым критериям параметрами.