Разделы сайта

Читаемое

Обновления Sep-2017

Промышленность Ижоры -->  Станки механосборочного производства 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 [ 57 ] 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

сочетание различных форм, когда одна из направляющих выполнена прямоугольной, а другая треугольной или в виде половины трапециевидной формы. Каждую из форм можно применять в виде охватывающих и охватываемых направляющих. Охватываемые направляющие плохо удерживают смазочный материал, а охватывающие удерживают его хорошо, но нуждаются в надежной защите от загрязнений.

Прямоугольные направляющие отличаются технологичностью изготовления и простотой контроля геометрической точности. Их все чаще применяют в станках с программным управлением, так как они отличаются простотой и надежностью регулировки зазоров и способны воспринимать большие нагрузки. Треугольные направляющие обладают свойством автоматического выбора зазоров под действием собственного веса, но угловое расположение рабочих граней усложняет их изготовление и контроль. Трапециевидные направляющие отличаются компактностью конструкции, но сложны в изготовлении и контроле. Регулирование зазора у них относительно простое, но не обеспечивает высокой точности сопряжений. Круглые направляющие применяют редко. В охватываемом варианте они не обеспечивают большой жесткости из-за прогиба скалок (штанг), закрепленных на концах, поэтому применяют их в основном при малой длине хода. В охватывающем варианте у цилиндрических направляющих сложно изготовить полукруглые пазы.

§ е. НАПРАВЛЯЮЩИЕ СКОЛЬЖЕНИЯ

Непосредственный контакт сопряженных поверхностей в направляющих скольжения определяет непостоянство и большие силы сопротивления. В зависимости от нагрузки, скорости, вида смазочного материала и его количества направляющие могут работать в режимах трения без смазочного материала и с ним. Существенную разницу для этих направляющих составляют силы трения покоя (силы трогания) по сравнению с силами трения движения; последние, в свою очередь, сильно зависят от скорости скольжения. Эта разница приводит к скачкообразному движению узлов при малых скоростях, что крайне нежелательно, особенно для станков с программным управлением. Значительное трение вызывает изнашивание и, следовательно, снижает долговечность направляющих.

Для уменьшения недостатков направляющих с полужидкостной смазкой внедряют специальные антискачковые масла, применяют накладки из антифрикционных материалов. Если коэффициент трения покоя в паре чугун-чугун при обычных маслах равен 0,21- 0,28, то применение антискачкового масла ИНСп снижает его до 0,075-0,09. Применение накладок из полимерных материалов на основе фторопласта снижает коэффициент трения покоя до 0,04- 0,06.

Достоинства направляющих с полужидкостной смазкой - высокая контактная жесткость и хорошие демпфирующие свойства. Кроме того, они обеспечивают надежную фиксацию подвижного узла станка после его перемещения в заданную позицию.

Материал направляющих в значительной мере определяет износостойкость и плавность движения узлов. Во избежание крайне нежелательного явления - схватывания, пару трения комплектуют из разнородных материалов, имеющих различные состав, структуру и твердость. Направляющие, относительно которых перемещаются подвижные детали, делают более твердыми и износостойкими. Этим обеспечивается длительное сохранение точности, так как при движении копируется форма неподвижных направляющих.

Направляющие из серого чугуна, выполненные как одно целое с базовой деталью, наиболее просты, йо при интенсивной работе не обеспечивают необходимой долговечности. Их износостойкость повышают закалкой с нагревом токами высокой частоты или газопламенным методом. Закалкой одной из сопряженных поверхностей до HRC 48-53 можно повысить износостойкость более чем в 2 раза. Легирующие присадки к чугунным направляющим дают повышение износостойкости только при последующей закалке. Значительного повышения износостойкости чугунных направляющих можно добиться применением специальных покрытий. Хромирование направляющих слоем толщиной 25-50 мкм обеспечивает твердость до HRCg 68-72, в 4-5 раз повышает износостойкость и существенно уменьшает коэффициенты трения покоя и трения движения. Аналогичный эффект дает напыление направляющих слоем молибдена или сплавами с содержанием хрома. Хромируют только одну из сопряженных поверхностей, обычно неподвижную, так как пара хром по хрому склонна к схватыванию, хотя и имеет минимальный коэффициент трения.

Направляющие из стали выполняют в виде отдельных планок, которые приваривают к сварным станинам, а к чугунным станинам крепят винтами или приклеивают. Материал накладных направляющих - низкоуглеродистые стали 20, 20Х, 20ХНМ, 18ХГТ с цементацией и закалкой до высокой твердости {HRC 60-65), азотируемые стали 38Х2Л1ЮА, 40ХФ, 30ХН2МА с глубиной азотирования 0,5 мм и закалкой до очень высокой твердости (800-1000ЯУ). Реже применяют легированные высокоуглеродистые стали ШХ15, ХВГ, 9ХС с объемной закалкой и отпуском {HRC 58-62). Стальные закаленные направляющие обеспечивают наивысшую износостойкость в паре с закаленным чугуном.

Цветные сплавы, такие,как безоловянная бронза Бр АМц9-2, оловянная бронза БрОФЮ-1, сплав на цинковой основе ЦАМ 10-5 в паре со сталью и чугуном, дают наилучшие результаты по износостойкости, отсутствию задиров и равномерности подачи, ио высокая стоимость сдерживает их широкое применение при изготовлении направляющих. Их используютглавным образом в тяжелых станках, делая накладные направляющие или для заливки.

Пластмассы, обладают хорошими характеристиками трения и антизадирными свойствами, обеспечивают равномерность движения при малых скоростях и не дают схватывания. Однако малая жесткость, низкая износостойкость при абразивном загрязнении, влияние тепловых воздействий, влаги, масла, слабых щелочей и кислот



ограничивают их применение. Используют пластмассы в основном в комбинированных направляющих, когда основную нагрузку несут, например, роликовые опоры, а слой пластмассы на вспомогательных гранях обеспечивает необходимые характеристики трения. В станках используют фторопласт в виде ленты, наклеиваемой на направляющие, фторопласт с бронзовым наполнителем, композиционные материалы на основе эпоксидных смол с присадками дисульфида

Охватываемые

17.2. Размеры сечений направляющих, мм


Рис. 17.12. Формы направляющих скольжения:

а - треугольные; б - прямоугольные; в - трапециевидные; г - круглые

молибдена, графита и неметаллических наполнителей, материалы на основе ацетальных смол (дельрин).

Композиционные материалы на основе эпоксидных смол очень технологичны. На подготовленные поверхности направляющих перемещаемой детали наносят слой только что приготовленной эпоксидной композиции (смола, пластификатор, отвердитель и наполнители). Поверхности направляющих неподвижной базовой детали покрывают тонким слоем смазочного материала или воска во избежание прилипания смолы и на них устанавливают подвижную базовую деталь. После затвердевания профиль направляющих подвижной детали полностью копирует профиль направляющих, по которым деталь перемещается. При необходимости такие покрытия можно обрабатывать строганием, фрезерованием, шабрением.

Конструктивное оформление. Сечения направляющих трения скольжения нормализованы (рис. 17.12). Соотношения размеров

Тип направляющих

со о

Высота направляющих, Н

Треугольные симметричные и несимметричные

2,2-2, ЗЯ

2,5-2,7Я

н+ 1

Я-f 2

Я4- 3

Прямоугольные

:.2,5Я

3-3,2Я

:.0,5Я

я 0,6Я

я 0,ЗЯ

0,25Я

=.0,3

0,25Я

:.0,25Я

.0,2Я

й0,15Я

Трапециевидные

я -f 0,5 j Я + 1

Я+ 1,5

32 40

сечений зависят от высоты направляющих (табл. 17.2). Отношение длины подвижной детали к общей ширине (ширина направляющих и расстояние между ними) направляющих должно быть в пределах 1,5-2. Длину неподвижных направляющих принимают такой, чтобы не было провисания подвижной детали.

Накладные направляющие крепят к базовой детали по всей их длине. При креплении винтами шаг между ними во избежание искривления и коробления должен быть не больше двукратной высоты накладной планки. При механическом креплении или приклеивании накладных направляющих необходимо предусматривать фиксацию их в поперечном направлении различными центрирующими выступами, поверхностями, фасками.

Расчет направляющих трения скольжения ведут исходя из обеспечения необходимой износостойкости и жесткости. Для обеспечения



износостойкости ограничивают допустимые давления на рабочих гранях направляющих, а требования к жесткости лимитируют допустимые контактные перемещения.

Если собственная жесткость сопряженных базовых деталей существенно больше контактной жесткости направляющих, то давления на рабочих поверхностях определяют приближенным методом. При этом пренебрегают собственными деформациями деталей и рассматривают относительный поворот и смещение деталей как твердых тел вследствие деформаций поверхностных слоев. К таким деталям


:rpz-----,г-----гтазе

Рис. 17.13. Расчетная схема направляющих скольжения

относят суппорты токарных, карусельных, зубофрезерных и других станков, консоли и шпиндельные головки фрезерных станков, стойки, короткие столы и т. п.

В противном случае, т. е. когда собственная жесткость базовых деталей соизмерима с контактной жесткостью направляющих, расчет производят с использованием теории балок и плит на упругом основании. К этой группе деталей относят ползуны карусельных и долбежных станков, суппорта и длинные столы фрезерных, продольно-строгальных станков и т. д.

Рассмотрим первый случай на примере расчета направляющих токарного станка с ЧПУ. Допускаем, что по длине направляющих давления изменяются по линейному закону, а по ширине направляющих из-за ее малости по сравнению с длиной давления будем считать постоянными. Составляем расчетную схему для подвижного узла при действии на него всех сил: составляющих силы резания, массы узла, тяговой силы, реакций на рабочих гранях направляющих и соответствующих сил трения (рис. 17.13). Принимаем систему

координат и по расчетной схеме составляем уравнения равновесия подвижного узла:

SX = 0; Px + /( + S + C)-Q = 0; 2]У = 0; Р,. + В = 0; SZ = 0; -Pz-G + + C = 0; 2Л1,-0; Р .(Я + Ь/2)-Ш-Р2р + СВо = 0; 2 М . = 0; Рх {ii + fc/2) + pzxp + Q.4 - Аха - Схс = 0; = 0; -РхУр + QyQ - рухр - fCBo-1B {Bo + c/2)-Bxs = 0.

(17.18)

В системе уравнений (17.18) семь неизвестных А, В, С, хл, хд, Хс, Q, но первые четыре уравнения позволяют определить реакции на гранях направляющих и тяговую силу.

В = Ру;

Pyp + Gd-P{H + b/2)

Pp + Gd-Py(H + b/2)

A=P,-\-G--

Q = Px + /( + B + C).

(17.19)

По реакциям на гранях можно оценить величины средних давлений

Рл = A/aL; р В[Ы\ Рс = C/cl. (17.20)

Определить максимальные значения давлений можно после нахождения координат равнодействующих реакций ха, хв, хс. Для этого к оставшимся двум уравнениям равновесия составляют дополнительное уравнение перемещений, предполагая, что момент внешних сил относительно оси Y-Y, равный моменту от реакций в направляющих

My = PzXp -{-Рх(Н + b/2) = Лха + Схс,

распределяется между двумя направляющими пропорционально их жесткости, т. е. пропорционально их ширине,

Аха/Схс = а/с. (17.21)

Теперь координаты ха, хв, xq находят из уравнения (17.21) и оставшихся двух уравнений равновесия:

хс =

P(H + b/2) + PXp + QzQ

А (с/а + 1) P(H + b/2) + PXp + QzQ

С{а/с+1)

. ОУо-рхур-гр -icb -tb + с/2)

ХВ= -д- .

(17.22)



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 [ 57 ] 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

© 2003 - 2017 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка