Влияние конструктивно-технологических факторов на параметры контактного взаимодействия конических профильных соединений шпиндельных узлов многоцелевых станков с ЧПУ

Аннотация

Одним из наиболее ответственных соединений металлорежущих станков с ЧПУ является шпиндельный узел. Необходимо отметить, что в настоящее время получают широкое применение станки с высокоскоростной обработкой изделий (hight speed cutting (HSC)), для которых характерны: высокая частота вращения главного привода, повышение скорости резания, применение новых инструментальных материалов, а также ужесточение требований к качеству производимых изделий. В связи с этим, решение задач, связанных с повышением эффективности металлорежущих станков, в частности многоцелевых станков с ЧПУ (МС), за счет совершенствования конструкций шпиндельных узлов путем внедрения инновационных решений, повышающих их надежность, приобретает весомую значимость. В статье приведен анализ контактного взаимодействия профильных соединений с равноосным контуром с числом граней равным трем применительно к соединению шпиндель-оправка многоцелевого станка. Решение пространственной контактной задачи сведено к решению плоской контактной задачи теории упругости с использованием метода поверхности отклика, который основан на методе планирования экспериментов и наименьших квадратов. Определен характер распределения контактных давлений по зонам сопряжения при передаче внешней нагрузки, установлены зависимости величин контактных давлений и углов от внешней нагрузки в зависимости от конструктивных параметров (зазоров) соединения. Установлено, что при
изменении зазора посадки в профильном соединении от 18 до 228 мкм величина предельных контактных давлений возрастает до 41 %, в то время как величина контактной жесткости профильного соединения уменьшается до 22 %.