Некоторые особенности создания подшипниковых узлов прецизионных электрошпинделей на основе пар трения скольжения

In mechanical engineering, various types of bearing units are used in moving connections and sliding pairs (sliding bearings, guides, bushings) are sufficiently widely used. This allows increasing the stiffness of the units, reducing their dimensions, improving heat dissipation, etc. But there are higher friction losses, probability in the increases of situations in which there is a jamming of friction surfaces for application of sliding friction pairs compared to the rolling bearings. These problems are even more important for application of sliding bearings in precision equipment, which typically operates under temperature and humidity stabilized conditions. The aim of the work is the development of methodological approaches to the creation and rational design and manufacture of sliding friction pairs based on the composite antifriction materials’ coatings for the application in vertical precision program-controlled electrospindles for high-speed machining. Questions of development and manufacturing of friction units for precision electrospindles with high rigidity on the basis of composite materials are considered. It is shown that acceptable cutting speed (750 m/min or more) for the quality standpoint of processing with a diamond-like tool can be achieved by placing the cutting edge of the tool on diameter of 200 mm. As a result, two tasks solved: the rigidity of the electrospindle for ultra-high accuracy of mechanical blade processing is achieved; high smoothness of work is provided, which allows achieving nanometric surface roughness with a decrease of deviations to 1 µm from the middle surface line. It is extremely important for a number of special applications.В машиностроении в подвижных соединениях используются различные типы подшипниковых узлов, причем достаточно широко – пары скольжения (подшипники скольжения, направляющие, втулки). Это позволяет повысить жесткость узлов, уменьшить их габаритные размеры, улучшить теплоотвод и обеспечить снижение шума и вибраций. Однако в ряде случаев при использовании пар трения скольжения возникают более высокие по сравнению с подшипниками качения потери на трение, повышается вероятность возникновения ситуаций, когда происходит заедание трущихся поверхностей. Большое значение эти проблемы имеют при применении подшипников скольжения в прецизионном оборудовании, которое, как правило, функционирует при стабилизированных по температуре и влажности внешних условиях. Поэтому целью исследований являлась разработка методических подходов к созданию и рациональному конструированию и изготовлению пар трения скольжения на основе применения покрытий из композиционных антифрикционных материалов, используемых в вертикальных прецизионных программно-управляемых электрошпинделях для скоростной механической обработки. Рассмотрены вопросы разработки и создания подшипниковых узлов прецизионных электрошпинделей повышенной жесткости с парами пар трения скольжения на основе композиционных материалов. Диаметры подшипников скольжения могут быть достаточно большими, что позволяет достигнуть требуемой сверхвысокой точности механической обработки и нанометрической шероховатости обрабатываемой поверхности. Приемлемые с позиций качества обработки алмазоподобным инструментом скорости резания (750 м/мин и более) могут быть достигнуты при размещении режущей кромки инструмента на диаметре 200 мм, что позволяет использовать в конструкции шпинделя смазываемые подшипники скольжения. Вследствие этого комплексно решаются две задачи: достигается необходимая для сверхвысокой точности механической лезвийной обработки жесткость электрошпинделя; обеспечивается высокая плавность работы, позволяющая достичь нанометрической шероховатости поверхности при снижении макроотклонений до 1 мкм от средней линии поверхности, что в совокупности чрезвычайно важно для ряда специальных применений

Некоторые особенности создания подшипниковых узлов прецизионных электрошпинделей на основе пар трения скольжения

Various types of bearing units are used for movable connections in mechanical engineering, and sliding pairs (sliding bearings, guides, bushings) are rather widely applied for this purpose. This allows increasing stiffness of units to reduce their dimensions, to improve heat dissipation and ensure reduction in noise and vibration. However in some cases while using a sliding friction pair higher friction losses occur in comparison with ball bearings and probability is increasing for situations when there is a jamming of friction surfaces. These problems have great significance for application of sliding bearings in precision equipment, which typically operates under stabilized temperature and humidity conditions. So an aim of the investigations is to develop methodological approaches for creation and rational design and manufacture of sliding friction pairs based on application of coatings formed of composite antifriction materials which are used in vertical precision program-controlled electro-spindles for high-speed machining. The paper considers issues pertaining to development and creation of friction units for precision electro-spindles of high rigidity with sliding friction pairs on the basis of composite materials. Diameters of sliding bearings can be rather large that makes it possible to obtain the required super-high accuracy in mechanical processing and nanometric roughness of the machined surface. A cutting speed (750 m/min or more) which is acceptable with regard to quality of machining by a diamond-like tool can be achieved by placing a cutting edge of the tool on diameter of 200 mm. Such approach permits to use lubricated sliding bearings in the spindle design. As a result, two tasks can be solved in an integrated manner. They include the required rigidity of an electrospindle for ultra-high accuracy of mechanical blade processing and high smoothness of the machined surface providing nanometric surface roughness with a decrease of macrodeviations up to 1 μm from a middle surface line. It is worth to note that this is extremely important for a number of special application