Схема компоновки быстроходного шпиндельного узла

В целях повышения быстроходности (см. рис. 1) уменьшается число подшипников в опорах, но при этом стремятся по возможности обеспечить и высокую жесткость.

Применяются специальные радиально-упорные шарикоподшипники серии 70CE в передней и задней опорах с малым углом контакта α = 15°, сокращается число подшипников до двух в опоре, снижается тепловыделение, увеличивается быстроходность. Если шкив крепится непосредственно на шпинделе, в задней опоре устанавливается однорядный роликоподшипник, снижается быстроходность.

Схема компоновки быстроходного шпиндельного узла
Схема компоновки быстроходного шпиндельного узла

Схема компоновки 3 применяется при небольших силах резания. Она характерна для шлифовальных и расточных станков.

Конструкция быстроходного шпиндельного узла по схеме компоновки  показана на рис. 2. В передней и задней опорах шпинделя 1 установлено по два радиально-упорных шарикоподшипника серии 70СE по схеме тандем (Т), образующих в целом О-образную схему (2ТО2Т). Между парами подшипников установлены две распорные втулки 5, которые совместно с фланцами 2, 4 и шкивом 5 жестко фиксируют шпиндель в корпусе шпиндельной бабки 6. При нагревании шпинделя предварительный натяг снижается до образования зазора в подшипниках. В переделах зазора шпиндель может смещаться вдоль оси в любом направлении, что недопустимо из-за потери точности обработки и снижении виброустойчивости. Устранить этот недостаток можно строгим ограничением избыточной температуры или использованием оригинальных решений. Фирма SKF рекомендует устанавливать в задней опоре подшипники с регулируемым натягом.

Быстроходный шпиндельный узел
Быстроходный шпиндельный узел

Установка в передней опоре шпинделя двух радиально-упорных подшипников по О-образной схеме позволяет фиксировать шпиндель от осевого смещения и избегать неблагоприятных последствий тепловых деформаций. В задней опоре устанавливается однорядный роликоподшипник. При нагревании шпиндель смещается относительно наружного кольца роликоподшипника в сторону задней опоры. При установке подшипников по О-образной схеме (спина к спине) частота вращения ниже, чем при установке по схеме тандем.

Быстроходный шпиндельный узел с роликоподшипником
Быстроходный шпиндельный узел с роликоподшипником

На рис. 3 подшипники передней опоры жестко зажаты на шпинделе 2 между дистанционным кольцом 3, оно же —  часть звена уплотнения, и ступенчатой втулкой 7. Наружные кольца зажаты между уступом корпуса 5 и крышкой 4 через распорное кольцо 6. Сток масла от передней опоры осуществляется через каналы 1. На заднем торце шпинделя канал 8 служит для подачи масла под давлением на посадочную поверхность подшипника при его монтаже и демонтаже.