- •1. Несущие системы станков
- •1.1. Конструкции. Общие сведения
- •1.2.Станины и основания
- •1.2.1. Горизонтальные станины
- •1.2.2.Стойки (вертикальные станины)
- •1.3. Конструирование и расчет базовых деталей металлорежущих станков
- •1.3.1. Компоновка станка
- •1.3.2. Расчет станин на жесткость
- •1.3.3. Подвижные корпусные детали и узлы
- •1.4. Неметаллические станины металлорежущих станков
- •1.4.1. Железобетонные станины
- •1.4.2. Производство деталей несущей системы мрс из полимербетона
- •Изготовление деталей несущей системы
- •Техника соединения бетонных и стальных деталей
- •2. Проектирование направляющих
- •2.1. Направляющие скольжения для прямолинейного движения
- •2) Охватывающие
- •2.2. Направляющие скольжения для кругового движения
- •2.3. Накладные направляющие
- •2.3.1. Накладные направляющие на станинах (стойках)
- •2.4. Расчет направляющих скольжения смешанного трения
- •2.5. Направляющие с гидроразгрузкой
- •2.6. Гидродинамические направляющие
- •2.7. Гидростатические направляющие
- •2.9. Направляющие качения
- •2.10. Проектные параметры направляющих
- •2.10.1 Расчет на статическую прочность
- •2.10.2. Расчет на жесткость
- •Расчет направляющих на долговечность
- •Расчет потерь на трение
- •2.11. Конструкция направляющих токарных станков
- •2.12. Направляющие тяжелых токарных станков
- •3. Шпиндельные узлы (шу) станков
- •3.1. Проектные параметры и критерии шу
- •3.2. Выбор проектных критериев
- •3.3. Жёсткость шу
- •3.4. Материалы шпинделей
- •3.5. Конструкции шу
- •3.6. Опоры шпиндельных узлов
- •3.7. Расчет шпиндельных узлов (определение проектных параметров и значений проектных критериев). Расчет радиальной жесткости шу
- •Расчет осевой жесткости шу
- •Механизмы подач металлорежущих станков
- •Передача ходовой винт-гайки скольжения жидкостного трения (гидростатическая)
- •Заключение
- •Оглавление
- •Механизмы подач металлорежущих станков 156
- •Заключение 171
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
2.2. Направляющие скольжения для кругового движения
Для вращения планшайб и столов станков применяют плоские, конические и V-образные направляющие скольжения. Плоские направляющие наиболее просты в изготовлении и используются в легких станках и станках средних размеров, где радиальные составляющие усилия резания могут восприниматься только шпинделем станка. Конические направляющие относительно просты в изготовлении и вместе со шпинделем планшайбы воспринимают радиальные нагрузки. Их недостатком является трудность обеспечения соосности направляющих и опор шпинделя. V-образные направляющие применяются наиболее часто как направляющие планшайб, хотя технология их изготовления более сложная. Основную нагрузку воспринимает пологая (внутренняя) грань направляющих, так как между наружными гранями направляющих планшайбы и станиной предусматривается небольшой зазор для температурных деформаций.
При рассмотрении нагрузок, действующих в направляющих кругового движения, необходимо учитывать работу подшипников шпинделя планшайбы, которые воспринимают часть радиальных, а в ряде случаев и осевых нагрузок.
Для изготовления круговых направляющих столов применяют те же материалы, что и для направляющих поступательного движения. Применяются также и цветные сплавы в паре с чугуном. Это обеспечивает достаточную износостойкость направляющих и снижает возможность возникновения задиров. Перспективным для изготовления направляющих является применение пластмасс в виде накладных планок на суппорты и столы станков. Для этих целей используют текстолит, кордоволокнит, винипласт, а также полиамиды (капрон, нейлон).
Круговые направляющие скольжения рассчитывают обычно по среднему давлению рср и максимальной скорости скольжения vmax по окружности. Среднее давление определяют с учетом веса всех вращающихся частей (узел планшайбы, обрабатываемая деталь) и вертикальных составляющих сил резания. Для чугунных направляющих планшайб допустимое давление рДОП при диаметре планшайб до 3 м принимается от 0,3 до 0,4 МПа, при диаметре планшайб свыше 3 м
Низкие давления выбирают для уменьшения износа направляющих. Увеличение скорости скольжения положительно влияет на обеспечение жидкостного трения, но может способствовать появлению при смешанном трении нежелательных форм износа (температурных деформаций). В последнем случае следует ограничивать
Износ направляющих кругового движения в случае эксцентричной нагрузки (рис. 2.4) будет равномерным по окружности для вращающейся планшайбы и неравномерным для направляющих станины Направляющие станины испытывают неодинаковую нагрузку, и в зоне действия силы резания их износ будет наибольшим. При износе направляющих планшайба будет стремиться занять наклонное положение, что отразится на точности обработки. Угол наклона а плоских круговых направляющих при закономерностях абразивного изнашивания можно направляющих кругового движения рассчитать по формуле:
(2.1)
где -коэффициент абразивного изнашивания направляющих станины, см2/Н;
- вертикальная нагрузка на планшайбу, Н; - частота вращения планшайбы, об/мин;
- наибольший и наименьший радиусы круговых направляющих, см;
р - эксцентриситет приложения силы, см;
t - время работы планшайбы, мин.
Из формулы (2.1) видно, что угол поворота планшайбы увеличивается с течением времени, и его величина зависит от режимов работы (Р, п) и эксцентриситета приложения силы р При широких направляющих угол поворота планшайбы меньше.
При высоких скоростях вращения планшайбы в направляющих скольжения может иметь место жидкостное трение, которое обеспечит длительную работу направляющих без износа. Для создания гидродинамического эффекта на направляющих станины выполняют специальные скосы, а каждый сегмент направляющей имеет горизонтальный и наклонный участки. Недостатком в этом случае является «всплывание» планшайб, поскольку толщина масляного слоя зависит от нагрузки и частоты вращения.
На работу направляющих кругового движения оказывают влияние и температурные деформации. При V-образных направляющих температурные деформации планшайбы приводят к возрастанию давлений на внутренней крутой направляющей, появлению задиров и заклиниванию. Выполнением специальных ребер между направляющей и противоположными стенками планшайбы можно увеличить отвод тепла от направляющих и, таким образом, уменьшить температурные деформации.
В аэростатических направляющих между направляющими суппорта и станины создается воздушная подушка подачей воздуха давлением от 3 , 0,3 - 0,6 Мпа. Оh подается по каналам суппорта и через жиклеры попадает в специальные карманы (канавки), где и создаются локальные аэростатические подушки. Коэффициент трения аэростатических направляющих очень мал и может достигать значения 0,0005, зазор в направляющих - от 2 до 4 мкм, а жесткость - больше 100 Н/мкм. Чем меньше объем подводящего кармана, тем устойчивей аэростатические опоры.