Материалы и способы получения заготовок для шпинделей

Выбор материала для шпинделя определяется типом станка и условиями работы шпинделя. Шпиндели, работающие на опорах скольжения, должны обладать не только высокими проч­ностью и жесткостью, но и высокой изно-состойкостью.

В настоящее время для шпинделей токарных станков, работа­ющих в обычных условиях, применяют высокопрочный (магние­вый) чугун, по проч-ности не уступающий стали. Для изготовления пустотелых шпинделей неко-торых тяжелых станков используют поковки из серого чугуна СЧ 15, СЧ 21 и модифицированного чугуна (значительно реже стальные отливки).

В зависимости от серийности в качестве заготовок для шпин­делей при-меняют поковки, реже стальные отливки, прутковый материал и трубы. Заготовки чугунных полых шпинделей полу­чают центробежным литьем в металлические формы.

Заготовки для единичного и мелкосерийного производства обычно изготовливают из проката или из поковок, полученных свободной ковкой. В этом случае получают заготовки при очень низком коэффициенте исполь-зования металла (0,2... 0,4) с боль­шими и неравномерно расположенными по отдельным поверхно­стям припусками, что затрудняет их обработку на настрсенных станках. Таким методом получают обычно стальные шпиндели и пиноли задних бабок для тяжелых станков.

В производстве с более крупными сериями выпуска заготовки стальных шпинделей целесообразно изготовлять горячей высад­кой на горизонтально-ковочных машинах или ковкой на ротационно-ковочных машинах. В первом случае расход металла по сравнению со свободной ковкой сокращается на 20 % и коэф­фициент использования металла для шпинделя токарного станка со ставляет 0,5; во втором случае коэффициент использования по­вышается до 0,8 и значительно снижается трудоемкость обра­ботки.

В зависимости от назначения различают шпиндели:

полые, имеющие сквозное осевое отверстие, которое на одном или на обоих концах переходит в точное цилиндрическое или конусное;

имеющие несквозное точное цилиндрическое или кони­ческое отверстие;

сплошные без осевого отверстия.

Более распространена первая группа шпинделей для наиболь­шего числа типоразмеров станков, они же отличаются наибольшей сложностью изготовления.

Все заготовки шпинделей, полученные ковкой или штампов­кой, перед механической обработкой подвергают термической об­работке (нормализа-ции, улучшению), так как после снятия с по­верхности шпинделя слоя металла может произойти значительное перераспределение внутренних напряжений, а это повлечет за собой значительные, деформации шпинделя не только после по­следующей обработки опорных шеек, но и в процессе его эксплуа­тации. Избежать этого можно правильным выбором материала и термической обработкой заготовки, а также созданием наиболее технологичной конструкции шпинделя и выбором правильного технологического процесса с разделением обработки на черновую и отделочную.

Выбор материала для шпинделя определяется типом станка и условиями работы шпинделя. Шпиндели, работающие на опорах скольжения, должны обладать не только высокими проч­ностью и жесткостью, но и высокой износостойкостью.

В настоящее время для шпинделей токарных станков, работа­ющих в обычных условиях, применяют высокопрочный (магние­вый) чугун, по прочности не уступающий стали. Для изготовления пустотелых шпинделей некоторых тяжелых станков используют поковки из серого чугуна СЧ 15, СЧ 21 и модифицированного чугуна (значительно реже стальные отливки).

В зависимости от серийности в качестве заготовок для шпин­делей применяют поковки, реже стальные отливки, прутковый материал и трубы. Заготовки чугунных полых шпинделей полу­чают центробежным литьем в металлические формы.

Заготовки для единичного и мелкосерийного производства обычно изготовляют из проката или из поковок, пат ученных свободной ковкой. В этом случае получают заготовки при очень низком коэффициенте использования металла (0,2... 0,4) с боль­шими и неравномерно расположенными по отдельным поверхно­стям припусками, что затрудняет их обработку на настроенных станках. Таким методом получают обычно стальные шпиндели и пиноли задних бабок для тяжелых станков.

В производстве с более крупными сериями выпуска заготовки стальных шпинделей целесообразно изготовлять горячей высад­кой на горизонтально-ковочных машинах или ковкой на рота­ционно-ковочных машинах. В первом случае расход металла по сравнению со свободной ковкой сокращается на 20 % и коэф­фициент использования металла для шпинделя токарного станка оставляет 0,5; во втором случае коэффициент использования по­вышается до 0,8 и значительно снижается трудоемкость обработки.

23. В зависимости от назначения различают шпиндели: 1) полые, имеющие сквозное осевое отверстие, которое на одном или на обоих концах переходит в точное цилиндрическое или конусное; 2) имеющие несквозное точное цилиндрическое или кони­ческое отверстие; 3) сплошные без осевого отверстия.

Более распространена первая группа шпинделей для наиболь­шего числа типоразмеров станков; они же отличаются наибольшей сложностью изготовления.

Все заготовки шпинделей, полученные ковкой или штампов­кой, перед механической обработкой подвергают термической об­работке (нормализации, улучшению), так как после снятия с по­верхности шпинделя слоя металла может произойти значительное перераспределение внутренних напряжений, а это повлечет за собой значительные деформации шпинделя не только после по­следующей обработки опорных шеек, но и в процессе его эксплуа­тации. Избежать этого можно правильным выбором материала и термической обработкой заготовки, а также созданием наиболее технологичной конструкции шпинделя и выбором правильного технологического процесса с разделением обработки на черновую и отделочную.

Основными базами шпинделя являются его опорные шейки, но так как использовать их в качестве технологических баз на большинстве операций невозможно, при обработке наруж­ных поверхностей технологическими базами служат поверхности центровых отверстий. При обработке же центрального отверстия в шпинделях первых двух групп в качестве технологической базы используют его основные базы — опорные шейки.