Виды базовых деталей

Основные узлы и механизмы станков

Базовые детали и направляющие

Назначение базовых деталей и направляющих

Базовые детали металлорежущих станков служат для создания требуемого пространственного размещения узлов, несущих инструмент и обрабатываемую деталь, и обеспечивают точность их взаимного расположения под нагрузкой. К базовым деталям относят станины, основания, колонны, стойки, поперечины, ползуны, траверсы, столы, каретки, суппорты, планшайбы, корпуса шпиндельных бабок и т.п.

Направляющие обеспечивают правильность траектории движения заготовки и (или) инструмента, точность перестановки узлов и восприятие внешних сил. Во многих случаях направляющие выполняют как одно целое с базовыми деталями.

Базовые детали и направляющие должны иметь:

- первоначальную точность изготовления всех ответственных поверхностей для обеспечения требуемой геометрической точности станка;

- высокую жёсткость, определяемую контактными деформациями подвижных и неподвижных стыков, местными деформациями и деформациями самих базовых деталей;

- высокие демпфирующие свойства, т.е. способность гасить колебания между инструментом и заготовкой от действия различных источников вибраций;

- долговечность, которая выражается в стабильности формы базовых деталей и способности направляющих сохранять первоначальную точность в течение заданного срока эксплуатации.

Кроме того, базовые детали должны иметь малые температурные деформации, из-за которых могут произойти относительные смещения между инструментом и заготовкой, а направляющие должны обладать малой величиной и постоянством сил трения, так как от этого зависит точность позиционирования узлов станка.

Перечисленные основные требования, предъявляемые к базовым деталям и направляющим станков, могут быть удовлетворены при правильном выборе материала и реализации при конструировании общих принципов, независимых от многообразия форм деталей.

Конструирование базовых деталей – это поиск компромиссного решения между противоречивыми требованиями при создании конструкций:

- жёстких, но имеющих малую массу;

- простых по конфигурации, но обеспечивающих высокую точность;

- дающих экономию металла, но учитывающих возможности литейной технологии при проектировании литых конструкций и возможности технологии сварных конструкций.

Виды базовых деталей

Основные неподвижные и подвижные узлы станка монтируются и устанавливаются на станине. Станины бывают в зависимости от расположения оси станка горизонтальными и вертикальными. Они имеют, как правило, коробчатую форму с внутренними рёбрами жёсткости и перегородками.

Форма поперечного сечения горизонтальных станин определяется требованиями жёсткости, расположением направляющих, условиями удаления стружки и охлаждающей жидкости, размещением в станинах различных механизмов, агрегатов и резервуаров для масла и охлаждающей жидкости.

Внутренние полости между стенками часто делают замкнутыми и оставляют в них стержневую смесь. Замкнутый профиль имеет более высокую жёсткость (особенно на кручение), чем разомкнутый, а сыпучий материал во внутренней полости повышает демпфирующие свойства станины.

Форма сечений вертикальных станин (стоек) зависит от действующих на них сил. У большинства станков момент сил, действующих на стойку у основания, больше, чем момент сил, действующих сверху, поэтому стойки выполняют расширяющимися книзу хотя бы в одной плоскости.

В станках с вертикальными станинами для повышения их устойчивости и в станках с неподвижной заготовкой для уменьшения их массы и габаритов (станки радиально-сверлильные, консольно-фрезерные, вертикально-сверлильные, тяжелые расточные и др.) применяют плиты. Конструктивно плиты выполняют в виде пластины с системой стенок и рёбер или двух пластин, скрепленных стенками и рёбрами. Высота плит не должна быть меньше 1/10 длины плиты.

шпиндельные бабки, коробки скоростей и подач, фартуки и т.п. служат для размещения передач приводов. чаще они имеют форму параллелепипеда, реже – цилиндра (многошпиндельные токарные автоматы). Жёсткость таких деталей увеличивают за счёт увеличения жёсткости стенок непосредственно в месте приложения нагрузки путём выполнения бобышек и рёбер. Диаметр бобышки обычно принимается не более 1,4-1,6 диаметра отверстия, а её высота – до 2,5-3 толщин стенки.

Отверстия в стенках снижают жёсткость коробок пропорционально соотношению площадей отверстия и стенки.

Базовые детали типа суппортов и салазок(кареток) предназначены для перемещения инструмента или заготовки и имеют обычно две системы направляющих. Конструктивные формы суппортов и салазок определяются формой и расположением направляющих, конструкцией регулирующих элементов и механизмов привода, требованиями к размерам по высоте. При конструировании салазок и суппортов учитывают противоречивые требования: уменьшение массы и размеров по высоте, с одной стороны, и увеличение жёсткости, которое достигается увеличением высоты сечения салазок, с другой.

Для поддержания заготовок при обработке служатстолы. их делят на подвижные (консольно-фрезерные, расточные, поперечно-строгальные станки и др.) и неподвижные (радиально-сверлильные, протяжные и другие станки). Подвижные столы предназначены для поддержания и перемещения заготовок и имеют одну систему направляющих, т.е. перемещаются в одном направлении. Столы обычно имеют коробчатую форму с внутренними перегородками и ребрами, повышающими их жёсткость. Фрезерные, шлифовальные и другие станки имеют подвижные столы плоской прямоугольной формы. Их жёсткость определяется главным образом высотой. В продольно-фрезерных станках отношение высоты стола к ширине, равное 0,14-0,16, считается оптимальным. Подвижные столы круглой формы имеют токарно-карусельные, зуборезные и другие станки. Круглые столы (планшайбы) карусельных станков диаметром более 1000 мм выполняют коробчатыми с радиальными и кольцевыми ребрами.

В большинстве конструкций базовых деталей (в частности, станин) в стенках предусматривают технологические окна и вырезы. Иногда они нужны для размещения внутри них каких-либо вспомогательных устройств (элементов систем смазки и охлаждения, противовесов). В некоторых станках стружка отводится через окна в задней стенке станины. Окна и вырезы сильно снижают жёсткость базовых деталей, особенно крутильную жёсткость. Для частичной компенсации потери жёсткости используют дополнительные рёбра и перегородки. Реже встречаются местные утолщения и приливы, так как по литейным соображениям следует стремиться к равной толщине стенок всей конструкции. Толщина стенок литых станин и других корпусных деталей принимается от 4-5 мм в лёгких станках до 16-20 – в тяжёлых.