Точность подшипников шпинделей

В мире получили распространение международные нормы точности ISO, нормы точности отдельных стран, AFBMA (США) и фирм — SKF (Швеция), FAG (Германия) и др.

В табл. 1 приведены классы точности различных систем. Обозначения классов точности подшипников в нашей стране по ГОСТ 520 совпадают с системой ISO. Фирма SKF, с которой наше станкостроение имеет тесные связи, придерживается системы DIN 620 и имеет дополнительные классы точности, указанные в табл. 1. В ряде случаев совпадение классов точности разных систем примерное.

Классы точности подшипников различных систем

Класс точности ISO ГОСТ 520 AFBMA
(примерно)
DIN 620 SKF
(примерно)
FAG
Нормальный 0 0 АВЕС1 Р0 Р0
Высокий 6 6 АВЕСЗ Р6 Р6
Прецизионный 5 5 АВЕС5 Р5 Р5 Т5
Сверхпрецизионный 4 4 АВЕС7 Р4 SP, РА97 Т7
Точный и сверхточный 2 2 АВЕС9 Р2 UP, РА9 T9

Существующая практика станкостроительных фирм в мире показывает, что в качестве опор шпинделей металлорежущих станков чаще всего применяются подшипники качения классов точности 4 и 2 и им соответствующих в других системах.

Для ориентировочной оценки точности применяемых в станках подшипников качения в табл. 2 приведены нормы точности подшипников в системе ISO для классов точности 5, 4 и 2. Выбран наиболее распространенный диапазон диаметров отверстия внутреннего кольца d = (50 —  120) мм и соответствующий диапазон диаметров наружного кольца D = (120 —  180) мм. Допуск на указанные диаметры колец для классов точности 4 и 2 находится в пределах 10 мкм. Для других систем он может отличаться на 1 — 2 мкм.

Нормы точности подшипников качения

Контролируемый параметр Класс точности ISO Допуск в мкм при нормальном диаметре в мм
Внутреннее кольцо, d Наружное кольцо, D
50-80 80-120 120-150 150-180
Диаметр кольца

 

 

5 0-9 0-10 0-11 0-13
4 0-7 0-8 0-9 0-10
2 0-5 0-5 0-5 0-6,5
Радиальное биение

 

 

5 5 6 11 13
4 4 5 7 8
2 2,5 2,5 5 5
Осевое биение

 

 

5 8 9 13 14
4 4 5 7 8
2 2,5 2,5 5 5

Выделяют биение подшипников двух типов: повторяющееся и неповторяющееся. Первый тип биения повторяется по величине при каждом обороте шпинделя. Появляется в результате отклонения формы колец. Второй тип биения изменяется от оборота к обороту. Возникает в результате отклонения диаметра тел качения, микронеровностей дорожек качения и загрязнения смазки. Они малы и для точных подшипников составляют десятые доли микрометра.

Практика эксплуатации металлорежущих станков показывает, что биение шпинделя составляет лишь часть биения подшипников качения. Радиальное биение шпинделя составляет не более половины биения внутреннего кольца подшипника, а осевое — 0,25 — 0,5 величины осевого биения радиально-упорных шарикоподшипников, установленных в передней опоре. Неточность вращения шпинделя не полностью отражается на точности обработки изделия. В табл. 3 приводятся данные для внутришлифовальных станков, подтверждающие изложенную позицию.

Биение подшипников, шпинделя и точность обработки

Внутренний диаметр подшипников, мм Радиальное биение подшипников, мкм Биение шпинделя, мкм Овальность обрабатываемых деталей, мкм
80 40 5-15 8
80 10 1-3 3
75 20 2-5 4
75 8 2-3 1

При использовании точных подшипников качения нормальное радиальное биение переднего конца шпинделя составляет для токарных станков — около 3,0 мкм, многоцелевых — около 1,0 мкм, шлифовальных и координатно-расточных — около 0,5 мкм.