Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,118

ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ НА ГАЗОМАГНИТНЫХ ОПОРАХ

Космынин А.В., Щетинин В.С., Иванова Н.А.

Высокоскоростная обработка (ВСО) материалов является приоритетным направлением развития современной технологии машиностроения. Например, при высокоскоростном фрезеровании инструментальных сталей высокой прочности производительность увеличивается в три раза, а алюминиевых сплавов в 10 раз.

Актуальной проблемой для успешной реализации всех преимуществ ВСО является разработка опор шпиндельных узлов (ШУ). В современных конструкциях высокоскоростных ШУ применяют опоры качения, гидростатические, гидродинамические, электромагнитные и газостатические подшипники. Каждый из этих типов опор имеет свои преимущества и недостатки, которые и определяют область их рационального использования.

Так, для подшипников качения предельная быстроходность составляет всего 1,4·106 мм·мин-1. Кроме того, потеря заданной точности вращения наступает после 1000...2000 часов работы ШУ, что связано с износом тел качения и колец подшипников. Применение электромагнитных опор ведет к росту быстроходности до 4·106 мм·мин-1. Однако при этом возрастает стоимость шпиндельного узла из-за необходимости использования сложной электронной аппаратуры и дополнительных периферийных компонентов. Недостаток опор скольжения с жидкой смазкой, состоит в значительном выделении тепла в результате относительного скольжения слоёв смазки, поскольку мощность, затрачиваемая на трение, пропорциональна вязкости смазки и квадрату скорости вращения.

Шпиндельные газостатические опоры способны развить быстроходность до 2,5·106 мм·мин-1 и обеспечить точность вращения шпинделя, равную 0,02...0,04 мкм. Преимущества высокоскоростных шпинделей на газовых опорах состоит в простоте конструкции и независимости от температурных режимов. Главным недостатком газовых подшипников является невысокая несущая и демпфирующая способность смазочного слоя, что при повышенных силах резания ведёт к снижению точности обработки и возможной потери устойчивой работы подшипника.

Дальнейшее повышение несущей способности бесконтактных опор возможно с использованием комбинированных сил. Это могут быть газостатические подшипники с электромагнитными силами. Использование электромагнитной силы в газостатическом подшипнике позволяет создать дополнительную силу, суммарный вектор которой противоположно направлен силе резания.

В настоящие время в КнАГТУ разработаны и введены в эксплуатацию стенды для исследования характеристик газомагнитной опоры и шпиндельного узла на газомагнитных опорах. Так, зондирующие стендовые статические испытания газомагнитного подшипника показали на повышение его несущей способности до двух раз по сравнению с аналогичными газостатическими подшипниками. Продолжаются работы по исследованию выходных характеристик и оптимизации конструкции шпиндельного узла на газомагнитных опорах, а также по повышению устойчивости вращения шпинделя.


Библиографическая ссылка

Космынин А.В., Щетинин В.С., Иванова Н.А. ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ НА ГАЗОМАГНИТНЫХ ОПОРАХ // Фундаментальные исследования. – 2008. – № 10. – С. 76-76;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=3875 (дата обращения: 20.06.2018).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252