3.2. Материал и способы получения заготовок

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

Шпиндели изготовляются обычно: из углеродистой стали марки 45, хромистой 20Х, 40Х и хромоникелевой 40ХН, 12ХН2, 12ХН3 и реже из других.

Углеродистая сталь 45 применяется главным образом для шпин­делей токарных, револьверных, сверлильных, фрезерных станков, работающих со средними окружными скоростями.

Хромистая и хромоникелевая стали применяются для шпинделей автоматов и шлифовальных станков, работающих с большими, окруж­ными скоростями и несущих большую нагрузку.

Для изготовления пустотелых шпинделей некоторых тяжелых стан­ков используют серый чугун СЧ 21 — 40, СЧ 15 — 32 и модифицированный чугун и в редких случаях стальное литье.

Сталь 35ХЮА применяется для изготовления шпинделей тяжелых расточных и крупных круглошлифовальных станков (с азотированием опорных шеек).

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, полученных 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 её составляет 0,5; во втором случае коэффициент использования повышается до 0,8 и значительно снижается трудоемкость обработки.