Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,775

Подъем промышленного производства в стране в последнее время, в том числе предприятий машиностроительного комплекса, обуславливает спрос на металлорежущещие оборудование. При этом возрастает доля высокоточного и высокопроизводительного оборудования.

Скоростной параметр станка зависит от вида шпиндельного узла (ШУ) и типа опор применяемых в нем. Высокие скорости вращения достигаются на опорах с газовой смазкой, магнитных опорах, конкретно на активных магнитных подвесах, и немного меньшей быстроходностью на опорах качения

Точность обработки зависит во многом от технологической схемы обработки. Известно, что наибольшая точность достигается при обработке детали за один установ. Кроме этого сокращается и вспомогательное время обслуживания станка. Поэтому черновые и чистовые операции желательно проводить на одном станке без открепления детали. Для этого необходим ШУ, который должен иметь достаточную несущую способность для черновых операций и высокую жесткость на финишных операциях.

ШУ на подшипниках качения обеспечивает высокую несущую способность и невысокую жесткость, так как контакт происходит, согласно теории эластогидродинамики, по очень маленькому пятну контакта тела качения и дорожки качения. Газостатические и газодинамические опоры шпиндельных узлов обеспечивают достаточно высокую жесткость, но при этом имеют незначительную несущую способность.

Разработанная в Комсомольском-на-Амуре государственном техническом университете газомагнитная опора вполне удовлетворяет требованиям, предъявляемым к опорам, используемых в ШУ шлифовальных станков. Этот подшипник способен работать как просто газостатический, при выключенном питании соленоида, так и в режиме газомагнитного воздействия на шпиндель при включенном соленоиде. При этом в последнем случае опора имеет несущую способность выше в сравнении с обычным газостатическим подшипником.

Данные опоры практически остаются не изученными, что требует проведения всесторонних исследований. Зондирующие результаты теоретических и экспериментальных исследований показали, что несущая способность опоры удваивается. Следует учесть, что для шпиндельных высокоточных узлов также важным параметром является жесткость. Для этого сделаем оценку ШУ по двум основным параметрам - жесткости и несущей способности.

Решая задачу численным методом Гаусса-Зейделя, получено, что несущая способность шпиндельного узла на шлифовальном круге с включённой магнитной составляющей опоры вдвое выше, чем у газостатического подшипника. При этом проигрыш в жесткости составляет 20%. Снижение жёсткости происходит по причине увеличения магнитного зазора с ростом эксцентриситета. На этих режимах можно обрабатывать деталь на черновых и получистовых операциях с припусками для соответствующих видов обработки. После выключения электромагнита, без снятия детали, проводятся чистовые и финишные виды обработки с меньшими силами резаниями, когда не требуется большая несущая способность. Жесткость при этом увеличивается, что позволяет получать точность, заданную требованиями на обработку детали.

Вышеприведенный анализ, о применения газомагнитных опор в высокоскоростных шпиндельных узлах металлорежущих станков, показывает, что данное техническое решение позволит более эффективно использовать станочное оборудование за счет уменьшения вспомогательного времени на установку и снятие детали. Кроме этого обработка детали за один установ позволяет добиться наибольшей точности из всех технологических схем обработки.