Раздел II
ДЕТАЛИ И УЗЛЫ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
Глава IX
КОРПУСНЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ СТАНКОВ
Корпусные узлы и детали образуют несущую систему станков. По весу эта система составляет 80—85% веса всего станка. Несу щая система классифицируется по ряду признаков. По располо жению оси станка системы делятся на горизонтальные (рис. 85, а) и вертикальные (рис. 85, б), по схеме работы — на незамкнутые
(рис. 85, в) и рамные (рис. 85, г), по количеству направляющих — с одной, двумя и более системами направляющих. Одним из при
знаков классификации является |
подвижность. С этой точки зре |
||||
ния несущие системы делят на неподвижные и подвижные. К |
пер |
||||
вым относятся |
станины, |
стойки, |
коробки, кронштейны; |
ко |
вто |
рым — столы, |
суппорты, |
поперечины, планшайбы и др. |
|
|
|
|
|
§ 1. СТАНИНЫ |
|
|
|
Основными |
базовыми |
деталями станков являются |
станины. |
||
В зависимости от положения оси станка и направления пере мещения подвижных частей они делятся на горизонтальные (ста нины) и вертикальные (стойки).
Станица является основанием станка, от прочности, жесткости и износостойкости которой зависит качество его работы. Станина должна обеспечивать правильное взаимное положение узлов и частей станка на базирующих поверхностях. Последние несут на себе неподвижные и подвижные узлы. Поверхности, несущие по движные части станка, называются направляющими.
Форма и конструкция станин зависят от расположения на правляющих (горизонтальные, вертикальные, наклонные), от веса, размеров и длины ходов основных частей и узлов станка, необхо димости размещения внутри станины механизмов и агрегатов. Учитывают также технологические факторы (обработки, сборки).
Станины у большинства станков представляют собой литые конструкции из серого чугуна различных марок (СЧ 32-52, СЧ 21-40, СЧ 15-32 по ГОСТу 1412—70). Получает распространение также модифицированный сорбито-перлитовый чугун (МСЧ 38-60 и МСЧ 28-48), более износостойкий, допускающий меньший отбел, что дает возможность отливать детали с очень небольшой тол щиной стенок 5—7 мм.
В последнее время начинают применять стальные сварные конструкции станин. При равной жесткости с чугунными литыми станинами они имеют меньший вес (до 2 раз), большую износостой кость, позволяют применять более совершенные формы. Сварные станины дешевле, хотя трудоемкость их обработки несколько выше, чем у литых станин. Экономия достигается за счет меньше го расхода металла.
Для сварных станин и корпусных деталей применяются стали марок Ст. 3,Ст. 4 по ГОСТу 380—71. Привертные, термически об работанные направляющие станин изготовляют из качественных сталей 2OX, 40Х и 45 по ГОСТу 1051—59.
В практике станкостроения известна попытка создания кон струкций станин из железобетона.
§ 2. ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ СТАНИН
Большая часть станков выполняется с горизонтальными ста нинами, имеющими несколько конструктивных исполнений: на ножках, сплошные и рамные.
Первые используются в станках для обработки длинных из делий при сравнительно небольших силах резания. Сплошные станины применяют при значительных усилиях и диаметрах об работки, а также при необходимости размещения внутри станины различных механизмов и агрегатов. Рамные станины распростра нены в конструкциях некоторых высокопроизводительных станков.
На рис. 86 приведены конструктивные формы горизонтальных станин. Станина обычно состоит из двух (и более) продольных стенок /, соединенных между собой для повышения жесткости перегородками 2. Последние могут быть поперечными (рис. 86, а)
и диагональными (рис. 86, б). Стенки имеют Т-образное, а пере городки Т и П-образные сечения (см. рис. 86). Количество пере городок зависит от длины станины; расстояние же между ними равно примерно ширине станины.
□
Рис. 86.
□ J=L n C ’
з |
1 |
г |
□ |
|— —>— i----------- , |
|
□ L W |
^ s l О |
|
а) |
|
6) |
Конструктивные формы горизонтальных станин
В верхней части продольных стенок на одном уровне распола гаются направляющие 3, изготовленные заодно со стенками или привернутые к ним.
Рис. 87. Формы поперечного сечения горизонтальных станин
На рис. 87 показаны формы поперечного сечения некоторых горизонтальных станин. Левая (рис. 87, а) имеет четыре стенки. Стружка падает в пространство, образуемое между продольными
внутренними стенками. В других конструкциях (рис. 87, б) благо даря наклонной стенке сбрасывают стружку на заднюю сторону станка через окна, сделанные в продольной стенке. В станинах некоторых специальных станков применяют замкнутые сечения
(рис. 87, в) с наклонной верхней стенкой и с расположением на правляющих на разном уровне. Такие станины более жестки, хо рошо отводят стружку. Станины тяжелых станков изготовляют чаще составными.
Сварные станины в зависимости от толщины стенок сварных элементов делятся на толстостенные и тонкостенные. Толстостен ные станины повторяют форму литых конструкций и поэтому не дают большого эффекта по снижению металлоемкости. Такие станины экономичны в условиях единичного и малосерийного
|
|
в) |
Рис. 89. Формы вертикаль- |
Рис. 90. Формы поперечного |
сечения |
ных стоек |
вертикальных стоек |
|
производства станков. Тонкостенная сварная конструкция имеет значительное превосходство по сравнению с литой, так как на ее изготовление расходуется меньше металла.
На рис. 88 дана конструкция сварной станины. Продольные стенки, перегородки, раскосы и косынки изготовлены из листо вой стали толщиной 4—6 мм. Направляющие станины могут быть изготовлены из закаленной стали, что в значительной степени по вышает их износостойкость.
На рис. 89 показаны формы вертикальных стоек, а на рис. 90, а—в формы их поперечного сечения.
§ 3. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО РАСЧЕТУ СТАНИН
Станины металлорежущих станков должны обеспечивать и сохранять в течение требуемого срока службы правильное распо ложение инструмента и заготовок, а также точное PI плавное их перемещение.
Основными критериями оценки работоспособности станин яв ляются жесткость и виброустойчивость. Первая характеризуется величиной отклонения инструмента относительно изделия в ре зультате деформаций станин под действием заданных сил, вто рая — частотой и амплитудой колебаний, возникающих в про цессе резания.
В процессе работы станины подвергаются изгибным и крутиль ным деформациям. В соответствии с этим они проверяются на стати ческую жесткость изгиба jU3и статическую жесткость кручения / .
Жесткость изгиба
in , = j t н1м,
где P — статическая нагрузка, прикладываемая к месту приложе
ния сил |
резания; |
(прогиб) |
от |
нагрузки |
Р. |
|
у — величина |
деформаций |
|||||
Жесткость кручения |
|
|
|
|
||
где Мк — крутящий |
момент, |
возникающий |
от статической на |
|||
грузки; |
|
линейной |
деформации |
закручивания, отне |
||
ф — величина |
||||||
сенная |
к определенному радиусу |
г и длине I (обычно |
||||
г = 1 м, |
I = 1 м). |
|
определяют |
поперечные |
||
При проверке |
|
виброустойчивости |
||||
колебания (колебания изгиба), крутильные колебания (колеба ния кручения) и демпфирование (поглощение колебаний).
Испытание на виброустойчивость производится на специаль ных установках, на которых станины подвергаются динамическим воздействиям возбуждающих их колебаний.
При испытании на поперечные и крутильные колебания опре деляют: частоту колебаний (/); величину амплитуды (а0); момент наступления состояния резонанса; характер кривой (волны) виб рации.
|
Частота собственных колебаний может быть определена также |
вычислением по приближенному методу Рэлея: |
|
|
п р и п о п е р е ч н ы х к о л е б а н и я х |
где |
соид — угловая частота собственных поперечных колеба |
|
ний; |
jua — статическая жесткость изгиба испытуемой кон струкции;
т— масса испытуемого образца;
к= 0,5 =-- коэффициент;
п р и к р у т и л ь н ы х к о л е б а н и я х
».=Y 4
где о)к — угловая частота собственных крутильных колебаний
jKp — статическая жесткость кручения испытуемого образца (деформация на 1 пог. м длины от действия силы, рав ной единице);
J — момент инерции его массы.
т