МАТЕРИАЛ ДЛЯ БАЗОВЫХ ДЕТАЛЕЙ

Основными материалами базовых деталей, удовлетворя­ющими условиям стабильности, жесткости и виброустойчивости, являются чугун и низкоуглеродистая сталь. Значительно реже применяют бетон, да и то в качестве материала для оснований или ста­нин.

Чугун наиболее распространенный материал для изготовления базовых деталей. Чаще всего применяют чугун СЧ 15. Он обладает хорошими литейными свойствами, мало коробится, но имеет срав­нительно низкие механические свойства (модуль продольной упру­гости Е = 80-М50 кН/мм²). Применяют для изготовления оснований большинства станков, салазок, столов, корпусов задних балок, тонкостенных отливок с большими габаритными размерами неболь­шой массы и других деталей сложной конфигурации при недопусти­мости большого коробления и невозможности подвергнуть их ста­рению.

При повышенных требованиях к износостойкости направляющих, выполненных как одно целое с базовой деталью, применяют также чугун СЧ 20. Его также широко используют при изготовлении ста­нин и других ответственных корпусных деталей прецизионных стан­ков. Значительно реже применяют чугуны СЧ 30 и СЧ 35. Обла­дая высокой прочностью и износостойкостью, они имеют плохие литейные качества, поэтому их не рекомендуют для изготовления базовых деталей сложной формы и крупногабаритных. Эти чугуны применяют для изготовления блоков и плит многошпиндельных стан­ков, станин токарных, револьверных станков, базовых деталей стан­ков-автоматов и других интенсивно нагруженных станков. Для из­готовления базовых деталей станков применяют легированные чу­гуны с присадками никеля, хрома, магния, ванадия и других эле­ментов.

Следует помнить, что в деталях из литых чугунов образуются остаточные напряжения, которые могут привести к короблению ба­зовых деталей и нарушению точности станка. Для снятия этих на­пряжений в станкостроении применяют различные методы старения: естественное, тепловую обработку, метод термоударов, отжиг, вибрационное старение, статическую перегрузку и др.

Углеродистую сталь применяют при изготовлении сварных базовых деталей простой формы. Сварными базовые детали делают при мелкосерийном и единичном характере производства; их ши­роко применяют в станках, работающих при ударных и очень боль­ших нагрузках. По сравнению с литыми, сварные конструкции зна­чительно легче при той же жесткости, поскольку модуль упругости стали в 2—2,4 раза выше модуля упругости чугуна. Кроме того, сварные конструкции имеют более совершенные формы с точки зре­ния жесткости, возможности исправления дефектов конструкции, менее трудоемки. При этом используют в основном листовую сталь СтЗ или Ст4 сравнительно большой толщины (8—12 мм). Тонкостен­ные базовые детали имеют толщину стенок 3—6 мм, что позволяет получить максимальную экономию металла, но технологически они сложнее из-за большого числа перегородок и ребер. В последнее время широко применяют конструкционные фасонные профили в свар­ных станинах, что позволяет существенно снизить трудоемкость их изготовления.

Бетон хорошо гасит вибрации, что увеличивает динамическую жесткость станка. Кроме того, большая, по сравнению с чугуном, тепловая инерция делает бетон менее чувствительным к колебаниям температуры. Модуль упругости бетона меньше, чем чугуна; и ту же жесткость бетонной станины можно достичь, увеличивая толщину стенок. Увеличение массы детали при этом остается в допустимых пределах, так как удельный вес бетона составляет только треть удель­ного веса серого чугуна.

Вместе с тем необходимо учиты­вать, что бетон после схватывания поглощает влагу, что влечет за собой объемные изменения, а попадание масла на бетон повреждает его. Необходимы меры по защите бетона от влаги и попадания масла. В бетонной станине станка (рис.41) силовое замыкание между направляющими станка и деталями крепления передней бабки проходит непосредственно через бетон, обеспечивая эффективное гашение вибраций

Для изготовления станин тяжелых станков иногда применяют железобетон. Обеспечивая такую же жесткость, как и чугунная станина, железобетон дает экономию металла примерно на 40—60 %.

Как у нас в стране, так и за рубежом разрабатывают новые мате­риалы для базовых деталей. Перспективным считают применение полимербетона для станин и оснований станков (рис.42). Обладая сравнительно высоким модулем упругости (Е ≈ 40 кН/мм²), полимербетон лишен недостатков обычного бетона.