Шпиндели станков

Шпиндели станков нормальной и повышенной точности изготовляют из легированных сталей 50Х, 40ХГТР, 40ХФА, цементируемых сталей 18ХТ, 20Х, а станков высокой и особо высокой точности из сталей 40ХФА, 18ХГТ, 12ХНЗА. Термообработка шпинделей: закалка или поверхностная закалка с предшествующей (при необходимости) цементацией. Основные поверхности шпинделей - шейки под подшипники и центрирующие патрон, конусное отверстие - шлифуют и полируют.
Предельные отклонения шеек шпинделя под подшипники качения (в порядке ужесточения условий работы) js5, k5, m5, а шеек под патрон – js5. Класс точности применяемых для шпиндельного узла подшипников качения зависит от точности станка. В таблице приведена эта зависимость для токарных станков.

Возможные дефекты и способы ремонта шпинделей.

При износе шеек до 0,01-0,02 мм производят притирку на токарном станке сначала смесью наждачного порошка и масла, а затем доводочной пастой с керосином. При износе шеек более 0,02 мм производят:
1) шлифование с последующей доводкой под ремонтный размер (при возможности изменения размера отверстия сопрягаемой со шпинделем детали). После шлифования цементированные шейки проверяют на наличие цементированного слоя и при необходимости проводят повторную цементацию;
2) при условии сохранения размера отверстия - восстановление шеек, изношенных до 0,05 мм, хромированием с последующим шлифованием, а изношенных более 0,05 мм - металлизацией или вибродуговой наплавкой с последующим обтачиванием и шлифованием;
3) при значительном износе - протачивание шейки и напрессовка или установка на клею ремонтной втулки с последующим ее протачиванием и шлифованием.

Связь точности токарной обработки и точности шпиндельного узла станка.

Параметр точности	Значение параметра
Обработанная деталь:
некруглость, мкм	5	3	2	1,2	0,7
шероховатость поверхности Ra, мкм	2,0	1,0	0,8	0,63	0,3
Подшипник качения d<80 мм - класс точности	4-5	4	2-4	2	Св. 2
Детали шпиндельного узла - некруглость посадочной поверхности, мкм:
шпинделя	1,3	0,8	0,5	0,3	0,2
корпуса	2,5	1,3	1,0	0,6	0,4
Шпиндельный узел в сборе - радиальное биение оси вращения шпинделя, мкм	4,0	2,3	1,6	0,9	0,5

При небольших износах конического отверстия шпинделя, рисках и забоинах на его поверхности производят шлифование на внутришлифовальном станке или не снимая шпинделя со станка с помощью специального приспособления. При значительном износе конического отверстия его растачивают и напрессовывают или устанавливают на клею ремонтную втулку с последующим растачиванием и шлифованием.
При износе или повреждении резьбы производят наплавку или металлизацию с последующим нарезанием резьбы, реже перенарезают резьбу на меньший диаметр.

Отремонтированные шпиндели должны отвечать следующим требованиям:
1. Отклонение от цилиндричности шеек под подшипники не должно превышать 10 % допуска на диаметр шейки для шпинделей станков точности А и С, 25 % допуска - при точности станков П и В и 50 % допуска - при точности Н.
2. При проверке правильности геометрической формы конусных поверхностей шпинделя с помощью конусного калибра длина неокрашенных мест не должна превышать 5 мм по окружности и 20 % длины образующей вдоль нее; нанесенные на калибр через 90° четыре продольные риски должны равномерно растираться, нестертые места не должны быть более 3 мм.
3. При проверке размера конусного отверстия торец шпинделя должен находиться в пределах двух рисок на конусном калибре.
4. При протачивании и перешлифовке основных поверхностей шпинделя допускается уменьшение диаметра в пределах 5%, а уменьшение диаметра резьбы - до следующего меньшего стандартного размера.
5. Увеличение размеров шпоночного паза недопустимо.
6. Вращение шпинделя от руки должно происходить без люфта и заедания.
7. После сборки шпиндельного узла проверяется параллельность или перпендикулярность оси шпинделя к поверхности стола или направляющих. Допустимые погрешности расположения поверхностей шпинделя приведены в таблице.

Нормы точности шпинделей металлорежущих станков    

Параметр точности	Класс точности станка
	Н	П	В	А
Радиальное биение центрирующей поверхности шпинделя:
1. Токарные станки с наибольшим диаметром обработки, мм:
до 250	8	5	3	-
от 250 до 800	10	7	5	-
2. Фрезерные станки с шириной стола до 500 мм	10	6	-	-
3. Круглошлифовальные станки при диаметре изделия, мм:
до 100	-	4	2,5	1,5
от 100 до 200	-	5	3	2
Осевое биение шпинделя:
1. Токарные станки с наибольшим диаметром обработки, мм:
до 400	8	5	3	-
от 400 до 800	10	7	5	-
2. Фрезерные станки с шириной стола до 500 мм	10	6	-	-
3. Круглошлифовальные станки при диаметре изделия, мм:
до 200	-	4	2,5	1,5
от 200 до 400	-	5	3	2
Торцовое биение базовой поверхности шпинделя (опорного буртика):
1. Токарные станки с наибольшим диаметром обработки, мм:
до 400	16	10	7	-
от 400 до 800	20	12	7	-
2. Фрезерные станки с шириной стола до 500 мм	20	12	-	-
3. Круглошлифовальные станки при диаметре изделия, мм:
до 200	-	6	4	2,5
200-400	-	8	5	-
Радиальное биение конического отверстия шпинделя (у торца):
1. Токарные станки с наибольшим диаметром обработки, мм:
до 400	10	7	5
400-800	12	5	5
2. Фрезерные станки с шириной стола до 500 мм	10	6	-	-
3. Круглошлифовальные станки при диаметре изделия, мм:
до 100	-	4	2,5	1,5
100-200	-	5	3	2