Одним из приоритетных направлений развития современной технологии производства, в частности радиотехнической промышленности, является высокоскоростная механическая обработка. Ее внедрение позволяет повысить производительность труда при одновременном повышении точности обработки и качества изготовления деталей.
Важным фактором успешной реализации высокоскоростной обработки является тип опор, применяемых в шпиндельных узлах (ШУ) металлообрабатывающих станков.[1-6] В основном шпиндели устанавливают на опоры качения, что приводит к нестабильной траектории движения шпинделя, тепловым смещениям подшипниковых узлов, ограниченному ресурсу ШУ и т.д. Перечисленных недостатков лишены ШУ с подшипниками на газовой смазке.
Газовые подшипники способны надежно работать при высокой и низкой температуре и влажности, их применение исключает загрязнение окружающей среды, уменьшает уровень шума и вибрации. Такие подшипники практически лишены износа, поэтому высокие показатели точности вращения шпинделя сохраняются практически весь срок эксплуатации станков.
В ФГБОУ ВПО «КнАГТУ» проведен комплекс экспериментов по исследованию подшипников с внешним наддувом газа. Эти исследования показывают, что лучшие эксплуатационные характеристики, имеют газостатические опоры с частично пористыми вставками.
В настоящее время наибольшее распространение получили радиальные и осевые подшипники, функционирующие самостоятельно. Учитывая, что большинство роторов нагружается как радиальными, так и осевыми силами, то наряду с опорными подшипниками необходимо использовать одно- или двухсторонние подпятники или автоматы осевой нагрузки. Обеспечить высокие показатели работоспособности таких комбинированных опор представляет собой сложную задачу, при этом снижается КПД, увеличивается расход смазочного материала и размеры опорных узлов.[7-11] Стремление объединить в одном узле опорный и упорный подшипники привело к появлению конических подшипников [12-18]. Применение такого вида опор является одним из возможных решений.
Основными достоинствами конических опор является способность одновременно воспринимать и радиальную, и осевую нагрузки. Известно, что с увеличением угла контакта возрастает осевая жесткость и способность воспринимать осевые нагрузки, что является положительным фактором для достижения точности вращения вала, что в свою очередь значительно влияет на точность обработки заготовки. Конический подшипник скольжения повышает надежность и долговечность опорного узла, а также упрощает его изготовление и эксплуатацию, благодаря простоте конструкции за счет отсутствия упорного подшипника и повышает ресурс работы. [19-22] Данные исследования свидетельствует о перспективе использования такого типа газовых опор высокоскоростных ШУ металлообрабатывающих станков.