Теплостойкость изделия

В результате нагрева возникают следующие вредные для работы машины явления.

  1. Понижение точности. Температурные деформации, сказываемые на точности обусловлены следующим:

      2. Изменение величин зазоров в подвижных соединениях и искажение геометрии сопряжений.

      3. Снижение защитной способности масляного слоя, разделяющего детали, и, как следствие, повышенный износ (направляющих, зубчатых колес).

Наиболее распространенные способы уменьшения влияния температурных явлений на работоспособность изделия приведены в табл. 2.19.

Создание термосимметричных конструкций (схема I) за счет толщин стенок t1 ≈ t2 (схема а) или тепловых шитов 1 (схема 6) характерно для крупных деталей.

Использование систем охлаждения, стабилизация температуры масла и охлаждение наиболее важных узлов станка, например шпинделя (схема 2), наиболее распространены в точных станках.

Выбор материала деталей с низким коэффициентом теплопроводности (например, полимербетона) при изготовлении станин (схема 3, а) или шпиндельных подшипников из керамики (схема 3, б) соответственно увеличивает постоянную времени и снижает теплопередачу в корпус.

Теплоизоляция характерна для энергоемких узлов, например, коробок передач 1 (схема 4).

Теплостойкость изделия

Рациональное закрепление деталей (схемы 5). Так, из рассмотрения различной фиксации в осевом направлении шарикового винта 1 привода подачи суппорта следует что в варианте а в отличие от варианта б направления тепловых смещений Δш шпинделя и Δи инструмента совпадают, что способствует повышению точности вследствие их взаимной компенсации.

Применение самоустанавливающихся элементов и механизмов (схемы б). В круговых гидростатических направляющих 1 стола с самоустанавливающимися башмаками 2 на каждом башмаке (равномерно установленных по окружности) выполнено по два кармана 3 и 5. При отсутствии тепловых деформаций направляющих 1 башмаки занимают горизонтальное положение, а давление масла в карманах 3 и 5 одинаковое. При тепловой деформации, приводящей к перекосу направляющих на угол а, давление в кармане 5 превышает давление в кармане 3, вследствие чего башмак деформируется по опорной поверхности 4, и его рабочая плоскость снова устанавливается параллельно направляющей планшайбы 1.

Автоматическое обеспечение зазоров-натягов (схема 7). При автоматическом поддержании заданного натяга в роликовой опоре шпиндельного узла независимо от тепловых деформаций кольцо 3 поджимает торцом 2 конические ролики 1 подшипника с силой, зависящей от давления масла в полости 4.

Применение статически определимых систем (схемы 8). Избыточные связи при температурных деформациях (штриховая линия) возникают по граням 1 и 2 (схема а); этот недостаток исключен в схеме б.

Использование различных схем компенсации (схемы 9). Так, смещение осевого подшипника, установленного во второй опоре вала (по стрелке), вызывает нарушение исходного зазора в зацеплении колес. В схеме б этот недостаток устранен.

Самокомпенсация деформаций (схема 10). При выбранных размерах между подшипниками, когда оси роликов пересекаются в одной точке, радиальные изменения размеров подшипников компенсируются осевыми деформациями вала.

Выбор направления деформирования (схемы 11). Тепловые деформации деталей 1 и 2 (схема а) направлены навстречу друг другу (показано стрелками), что вызывает изменение зазора h гидростатического подшипника. На схеме б направления деформации этих деталей совпадают, и вследствие этого зазор h изменяется меньше.

Применение систем адаптации (схема 12). При контроле положения оси шпинделя с компенсацией тепловых смещений δ деформация передней 1 и задней 4 стенок от тепловых деформаций пропорциональна изменениям электрических сопротивлений 2 и 3. изменяющихся с изменением температуры стенок. Данные о сопротивлениях поступают в микропроцессорное устройство и на систему ЧПУ станка.

Уменьшение источников тепловыделений за счет совершенствования процесса резания, эффективного отвода стружки, применения современных приводов и механизмов является эффективным средством снижения теплового воздействия.

Смотрите также