Направляющие

Направляющие обеспечивают правильность траектории движения рабочего органа и восприятие внешних сил. Основными требованиями являются точность перемещения, долговечность, жесткость, демпфирование в направлении, перпендикулярном поверхности скольжения, малые силы трения. Важным является также благоприятное расположение направляющих в рабочем пространстве, защита от стружки, близость точки приложения тягового устройства к центру тяжести. Направляющие являются слабым местом станка, и к их выбору нужно подходить с особой тщательностью, учитывая нагрузки, скорость скольжения, размеры, точность.

В табл. 3.8 приведены конструктивные схемы направляющих прямолинейного движения с различным трением. Основные геометрические формы направляющих выполнены на базе прямоугольника (схемы 1 - 3), срезанного треугольника (схемы 4-6) и круга (схемы 7 - 9). Наиболее распространенными являются прямоугольные направляющие ввиду простоты конструкции и высокой точности.

В направляющих скольжения применяют базирование (в вертикальной плоскости) как по одной узкой грани (схема 1, I)), так и симметрично по поверхностям двух граней направляющих (схема 1, II).

Новая страница

 

В направляющих качения применяют геометрическое (схема 2,1) и силовое (схема II) замыкание. Последнее используют при больших перемещениях для уменьшения влияния погрешностей изготовления на натяг в опорах (5... 10 мкм).

Гидростатические направляющие (схемы 3), как правило, имеют конструкцию, аналогичную направляющим скольжения с той лишь разницей, что на рабочей поверхности направляющих салазок предусматривают карманы (по меньшей мере по два на каждой), в которые масло подается под давлением. Наиболее простыми являются разомкнутые (схема II) направляющие, однако для повышения жесткости часто применяют замкнутые (схема I).

Гидродинамические направляющие применяют в направляющих главного движения при скорости скольжения порядка 1 м/с (продольно-обрабатывающие станки). Их несущая способность обусловлена затягиванием движущимся столом масла в клинообразные обнижения, выполненные на поверхности направляющих. Направляющие, в основе геометрической формы которых лежит треугольник, используют реже из-за сложности изготовления. Они обеспечивают хорошую жесткость (схема 4, Г), компактность (схема II). В направляющих по схеме II типа «ласточкин хвост» α = 55°.

Направляющие качения (схема 5) требуют устройств для создания предварительного натяга, который образуется перемещением планки 1 (схема I) или за счет эксцентрика 1 с эксцентриситетом е (схема II). V-образные гидростатические разомкнутые направляющие чаще всего используют в столах продольнообрабатывающих станков (схема б, II). Замкнутые направляющие (схема I) из-за сложности и отсутствия преимуществ перед прямоугольными применяются редко. Эпизодически применяют также направляющие, формы которых выполнены на базе круга. Это связано с невысокой жесткостью самих направляющих или большими размерами сечений направляющих (для получения требуемой жесткости).

В направляющих скольжения и гидростатических используют две цилиндрические направляющие (схемы 7 и 9) или их сочетание с плоской. Направляющие качения, как правило, имеют каналы возврата 1 шариков (схемы 8) для обеспечения большой длины перемещения.

В комбинированных направляющих (схемы 10) опоры качения устанавливают в направлении, определяющем точность (схема 10,1 для токарного станка), а направляющие скольжения - перпендикулярно главным составляющим сил резания. На схеме 10, II показан фрагмент направляющих стойки многоцелевого станка, на одной из которых установлены и опоры качения 1, и антифрикционные планки 2. В последнее время стали применять направляющие типа ГНК (Япония) (схема III). За счет благоприятного контакта шариков 1 с направляющей (площадка в форме эллипса) обеспечивается высокая жесткость. Установка направляющих на салазках показана на схеме IV.

В связи с тем, что твердость направляющих оказывает решающее влияние на износостойкость (например, закалка направляющих скольжения до твердости 56...63 HRC снижает износ в 2-3 раза), часто применяют привертные закаленные направляющие в виде планок (рис. 3.37), отличающиеся толщиной (I- VI и VII, VIII) и способами крепления (I - VIII). Наибольшее распространение находят массивные планки (I- VI), так как обеспечивают большую точность и жесткость. Повышения износостойкости добиваются: выбором материала направляющих подвижной детали (бронза, лланки из наполненного фторопласта, композиционный пастообразный материал на основе эпоксидных смол толщиной 3...5 мм и др.); снижением шероховатости скользящих поверхностей (для станков класса П, В Ra - 0,32...0,63 мкм); защитой направляющих от попадания грязи и стружки; ограничением удельных давлений (максимальные давления для станков средних размеров не должны превышать 2,5...3 МПа).

Новая страница

 

Новая страница

 

На рис. 3.38 показаны направляющие скольжения токарного станка с ЧПУ. Для повышения износостойкости направляющие как продольного 1, так и поперечного 3 перемещения армированы антифрикционным материалом. Установка требуемого для перемещения зазора 10... 15 мкм производится клином 4. Винт 2 продольной подачи смонтирован снаружи направляющих, что упрощает сборку и обслуживание. Направляющие скольжения фрезерного станка с ЧПУ (рис. 3.39) выполнены в виде привертных каленых планок 2 и 5. Регулирование зазора в направляющих производится клиньями 1 и 3, а винт 4 подачи расположен близко к центру тяжести стола 6. Особенностями направляющих качения суппорта карусельно-шлифовальных станков являются: жесткая установка (на клиновую поверхность) накладных планок 1 (рис. 3.40), расположение винта подачи 3 в середине между опорами качения 2 и 4 (близко к центру тяжести системы), что уменьшает момент, снижает контактные деформации и повышает точность; разгрузка горизонтальных направляющих от веса суппорта с помощью тарельчатых пружин 5, что повышает долговечность, снижает нагрузки на опоры качения.

 

Новая страница

Новая страница

При установке опор качения 1,2 в направляющих ползуна 3 натяг в опорах осуществляется клиньями 4 (рис. 3.41). На рис. 3.42 показаны направляющие качения стола многоцелевого станка с массивными привертными планками 1 и 2.

Новая страница

Новая страница

В гидростатических замкнутых направляющих стола 1 продольно-фрезерного станка с ЧПУ в качестве системы питания используется многопоточный насос (рис. 3.43). Особенностями такой конструкции являются: применение плавающих опор 2, что снижает влияние деформаций и погрешностей обработки на работоспособность; система сбора масла в виде корыт 3; использование в качестве привода подач гидростатической червячно-реечной передачи 4.

Особенностью гидростатических направляющих стола горизонтальнорасточного станка с ЧПУ является конструкция планок 1 (рис. 3.44), которые обеспечивает повышенную жесткость (за счет уступа 2) крепления планки.

Новая страница

 

Новая страница

Благодаря этому в процессе эксплуатации рабочий зазор в направляющих выдерживается в заданных пределах.

Комбинированные направляющие столов фрезерных станков показаны на рис. 3.45: на рис. 3.45, а вертикальные направляющие выполнены на роликовых опорах 1 и 3, а горизонтальные 4 и 5 - как направляющие скольжения из антифрикционных планок. Замыкание горизонтальной направляющей 4 осуществляется опорой качения 2; на рис. 3.45, б стол 1 перемещается по горизонтальным направляющим 2, а центрирование в вертикальной плоскости производится опорами качения 3 и 4.

В комбинированных вертикальных направляющих стойки основные нагрузки воспринимаются направляющими скольжения 1 (рис. 3.46), а исключение перекоса при перемещении и уменьшение сил трения осуществляется опорами качения 2-4. Винт 5 привода вертикального перемещения располагается вблизи базовых направляющих. В конструкции комбинированных направляющих стола многоцелевого станка для выборки зазора в направляющих скольжения 1 предусмотрено устройство 2 с тарельчатыми пружинами (рис. 3.47).

Новая страница

 

Новая страница

 

Новая страница

 

Новая страница

Особенностью конструкции с круговыми направляющими 1 скольжения стола 2 зубообрабатывающего станка является радиальное центрирование стола в конической втулке 3 (рис. 3.48), зазор в которой периодически (по мере износа) восстанавливается за счет ее осевого перемещения.

В круговых направляющих токарно-карусельных станков с большой линейной скоростью (10 м/с и более) в качестве осевой опоры использован крупный шариковый упорный подшипник 1 (рис. 3.49). Для повышения жесткости в осевом направлении, а также для радиального центрирования планшайбы применен радиально-упорный шарикоподшипник 2. Планшайба 2 вращается на круговых гидростатических направляющих 1 (рис. 3.50, а). Толщина масляной пленки в них в зависимости от нагрузки изменяется от 40 до 110 мкм. При нагрузке, приложенной близко к центру, в гидроцилиндр 3 подводится масло под соответствующим давлением, благодаря чему большая часть нагрузки воспринимается осевым подшипником 4 и снижается деформация планшайбы. Замкнутые направляющие, конструктивно выполненные в виде кольца 1, показаны на рис. 3.50, б. Основной проблемой здесь является обеспечение параллельности рабочих поверхностей направляющих.

Новая страница

Новая страница

 

Новая страница

В столе алмазно-фрезерного станка с круговыми аэростатическими направляющими планшайба 1 вращается на плоских направляющих 2 (рис. 3.51), в которые воздух подается через дросселирующее устройство 3, обеспечивая рабочий зазор 15...20 мкм. Для повышения жесткости планшайба 1 и несущая плита 4 с направляющими выполнены из сплошного металла (без обнижений).

Смотрите также