Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

1. 2. Конструкции станин

1.2. Конструкции станин

Конструктивные формы и размеры станин определяются компоновкой и конструкцией машины или станка, служебным назначением станины, а также выбранным материалом и методом изготовления станины, определяющими конструктивные отличия в связи с особенностями расчета и требованиями к технологичности конструкции. В соответствии с этим станины можно классифицировать по различным признакам. По расположению станины могут быть горизонтальными, вертикальными и наклонными. Станины могут быть цельными и составными. В соответствии со служебным назначением все станины станков и других машин можно разделить на две группы.

1. Станины без направляющих, в служебное назначение которых входит только обеспечение требуемого относительного положения присоединяемых к ним сборочных единиц и деталей.

2. Станины с направляющими, в служебное назначение которых входит помимо обеспечения требуемого положения обеспечение требуемых движений устанавливаемых на направляющие узлов: кареток, суппортов, столов и т. п.

Станины второй группы отличаются числом систем направляющих, их формой, конструкцией, относительным расположением в пространстве. По траектории обеспечиваемого движения направляющие делятся на прямолинейные и круговые, по виду трения — на направляющие скольжения, качения и комбинированные. По форме направляющие делят на плоские, призматические, цилиндрические. Направляющие могут быть отлиты вместе со станиной, а могут быть накладными в виде планок или пластин, которые прикрепляют к станине винтами или с помощью клея. Каждый из перечисленных видов направляющих имеет свои характерные конструктивные отличия иррациональные области применения.

В результате конструирования станины необходимо выбрать компоновку станины и связать конструктивные размеры и свойства применяемых материалов так, чтобы станина выполняла свое служебное назначение с требуемой надежностью при минимальных затратах на изготовление и эксплуатацию станка в целом. Одним из критериев оптимизации конструкции станины является минимальная металлоемкость станины.

1.3. Технические требования к станинам

Технические требования к станинам должны регламентировать допустимые отклонения размерных параметров и характеристики свойств материалов, соблюдение которых в результате изготовления станины обеспечит выполнение станиной служебного назначения при минимальных затратах.

Требования к свойствам материала станины включают требования к марке материала, его химическому составу и физико-механическим свойствам, к однородности и плотности материала особенно в наиболее ответственных местах. Предъявляются повышенные требования к микроструктуре и твердости поверхностного слоя направляющих.

Основные требования по геометрической точности предъявляют к поверхностям вспомогательных баз станины. Относительно высокая точность изготовления комплекта основных баз станины и точность положения вспомогательных баз относительно основных необходима: по служебному назначению, если станина устанавливается на другие детали несущей системы станка, например на основание или тумбы, или является частью составной станины; по технологическим соображениям, когда основные базы станины используют в качестве технологических баз для неоднократной установки заготовки станины при обработке.

В общем случае требования точности включают: точность поверхностей баз; точность относительного положения поверхностей баз в каждом комплекте; точность относительного положения комплектов баз.

В качестве примера приведём некоторые технические требования к станине станка, показанной на рисунке 1.2: материал — чугун СЧ 30 ГОСТ 1412—79; допуск плоскостности поверхностей А и Б 0,003 мм; допуск прямолинейности поверхности Г в вертикальной плоскости 0,012/1000 мм (допускается только выпуклость); извернутость направляющих поверхностей В1 В2, В3, В4 не более 0,025 мм на всей длине направляющих; допуск параллельности поверхностей Д и Е направляющим поверхностям В1 и В4 0,015 мм на длине 1000 мм; допуск перпендикулярности поверхности Ж к общей прилегающей поверхности В1—В3 0,03 мм на длине 250 мм.

Читайте так же:
Высота стола в гараже

Для чего предназначена станина

Поскольку в нашу жизнь (а в нашем случае — и в металлообработку) всё быстрее входят новые технологии, давайте немного разберёмся с ними.

Тема этой статьи — отличие старых добрых чугунных станин от новых станин из минерального литья. Она для тех, кто хочет сделать ЧПУ по металлу своими руками, узнать то-то новое о мире станков из полимера или тех, кто подумывает купить гранитный ЧПУ или чугунный станок.

Исторически чугун был выбран для станков среди всех доступных материалов не случайно. Он значительно выигрывал у сплавов меди и железа по устойчивости к вибрации и жёсткости. Альтернативой по этим характеристикам был лишь натуральный камень, но его хрупкость, сложности обработки и сопряжения деталей не позволили развивать это направление. В 19 веке в Европе появилась литая сталь, но и тогда, и сейчас типы сталей, подходящие для станин станков, стоили дороже чугуна.

Поэтому все технологические линии, относящиеся к производству чугуна, за века довели до совершенства, все доступные типы этого сплава были исследованы и разработаны. Королём станин стал чугун — не из-за какого-то одного наилучшего качества, а по причине удачного соответствия двух характеристик: цены и способности к демпфированию (подавлению колебаний механизмов станка) при должном объеме и массе.

По сравнению со станинами минерального литья чугун — более привычен. Но есть одно «но». Полимеры были впервые синтезированы в 19 веке, разработки наполнителей для полимерных композиционных материалов начались в 20 веке, патент на синтегран (синтетический гранит) был опубликован в 1998 году. Развитие технологий минерального литья продолжается ежедневно, и нельзя не принимать это в расчёт.

Различные типы минерального литья отличаются по характеристикам друг от друга не меньше, чем чугун от алюминия. Поэтому нет смысла при сравнении с литьём из чугуна для станин употреблять термин «минеральное литьё». Сравнивать можно только конкретные технологии изготовления, применяющиеся руками конкретных людей.

Наполнителями для минерального литья могут быть карбонат кальция, каолин, тальк, металлические порошки, оксиды сурьмы и алюминия, слюда и асбест, стеклянные, керамические волокна, а также множество других вещей. На данный момент в производстве станин для станков ЧПУ из искусственного гранита лидируют по распространённости кварцевые и гранитные композиты. Таблица для сравнения серого чугуна СЧ18, используемого для станин, и видов минерального литья, дана ниже.

Интересно то, что сегодня минеральные композиты по стоимости примерно равны или ниже, чем литьё из чугуна. Что же остальные характеристики?

Давайте посмотрим, какие из них более важны или менее важны для производственных целей и для вас лично как человека, имеющего дело со станком ЧПУ из полимербетона или чугуна.

Момент важный. От него зависит, насколько вибрирует рабочий инструмент (фреза, сверло или резец) относительно заготовки. Точность станка (а если конкретнее, то точность изделий, выпускаемых на станке) напрямую зависит от этого фактора.

Чугун имеет виброустойчивость 10-15%, этот показатель лучше, чем, например, у стали (1-4%) или алюминия (0.1-1%). Минеральное литьё, однако, имеет показатели виброустойчивости примерно в 6-8 раз выше чугуна.

Непременным спутником вибрации является шум. Больше вибрации — больше шума, больше виброустойчивости — шум станины из гранита снижается.

С точки зрения устойчивости к ударам, изгибам и сжатиям более высокие показатели имеет, опять же, минеральное литьё, в особенности кварцевое.

Читайте так же:
Какие стали не закаливаются

Обкатка минерального литья проходила долгое время. Если взять синтегран (синтетический гранит), то:

  • в 1984 году вильнюсский завод шлифмашин отлил из него станину и державки резцов. Без других изменений шероховатость поверхность после обработки снизилась в 1,5-1,7 раз;
  • в 1993 году проводилось сравнение синтегранового вертикально-фрезерного станка 65Б90ПМФ4 и чугунного станка. Отклонения в вибрации бабки у синтеграна были в 1,6 раз меньше, чем у станка с чугунной станиной, а отклонения в вибрации самой станины — в 2,6 раза;
  • в 1993 же году тестировался расточной станок 2754В. Точность обработки на гранитной станине в сравнении с чугунной по основному показателю — круглости отверстий — отличалась в 1,5-2 раза в пользу минерального композита.

Ведутся, однако, разработки нового поколения минерального литья в направлении уменьшения в составе доли связующих смол. Это бы уменьшило пористость материала.

Наиболее впечатляющими результатами могут похвастаться разработчики кварцевого литья, где было решено использовать в работе разные фракции кварца с размером частицы от 0.1 до 9 мм. Это дало максимальное заполнение пустот в композите и уменьшение доли эпоксидной смолы до 6-7% и гигроскопичности — до 0.02% веса. В пример можно привести нашу разработку, которую мы серийно выпускаем. Мы поддерживаем именно такие характеристики литья из кварцевого композита.

Кварцевый композит производится в процессе вибропрессования под высоким давлением. Сочетание вибраций и откачивания воздуха из смеси исключают пористость конечного продукта, поскольку все вкрапления воздуха из материала удалены. Также в процессе вибропрессования в состав добавляется кварцевая пудра в заданном количестве – она полностью исключает возможность образования микропустот. Как итог – плотный и твердый материал, который полностью устойчив к любым типам загрязнений и химическим веществам.

Из-за большого количества микропустот в раннем минеральном литье складывалась нездоровая тенденция — отслоение металлических деталей из-за усадки композита после остывания. Однако описанное выше снижение количества эпоксидки до 6-7% и заполнение пустот мелкими фракциями к настоящему времени устранили этот минус.

Одной из особенностей чугунной станины, в свою очередь, является необходимость «отстоять» станину в течение нескольких месяцев, а лучше лет, чтобы медленная, почти незаметная усадка чугуна не сбила геометрию станка в процессе эксплуатации.

Это не помешает вам, если вы, покупая станину из чугуна, знаете дату её производства. Проследите за этим.

Материалы направляющих станин станков

К материалам направляющих предъявляют следующие технические требования.

  1. Износостойкость. Износ направляющих определяет их работоспособность и сохранение точности в течение требуемого периода эксплуатации.
  2. Малая величина коэффициента трения покоя и незначительная его зависимость от продолжительности неподвижного контакта, малая величина коэффициента трения движения, близость его по величине к коэффициенту трения покоя и небольшая зависимость от скорости движения.
  3. Стабильность размеров во времени от действия внутренних напряжений и стойкость к тепловым нагрузкам, воздействию влаги, масел, слабых кислот и щелочей.
  4. Достаточная жесткость с учетом возможного снижения ее за счет дополнительных стыков у накладных направляющих и при использовании пластмасс повышенной податливости.
  5. Хорошая обрабатываемость для достижения необходимых точности и шероховатости поверхности.
  6. Экономические показатели, которые определяют из сопоставления затрат на изготовление направляющих повышенного технического уровня и экономии, полученной от этого.

Пару трения скольжения чаще всего комплектуют из разнородных материалов, имеющих различные составы, структуру и твердость; этим устраняют угрозу опасной аварийной ситуации — схватывания. Направляющие станин изготавливают из более износостойких и твердых материалов, чем направляющие подвижных узлов. За счет этого достигают более длительного сохранения точности, так как она определяется в основном точностью более длинных направляющих станин.

Читайте так же:
Бруски для заточки ножей своими руками

Группы материалов

Материалы, применяемые для направляющих скольжения станков, делят на три группы: упрочненные стали и чугуны, цветные сплавы, пластмассы.

Использование чугуна

Чугунные закаленные направляющие чаще всего изготовляют из чугуна СЧ20, СЧ 25, СЧ 30 за одно целое. Нагрев при закалке осуществляют токами высокой частоты или газопламенным методом. Накладные направляющие изготавливают из следующих упрочненных материалов: цементированных и закаленных сталей 20Х и 18ХГТ; высокоуглеродистых хромистых закаленных сталей ШХ15, ШХ15СГ, ХВГ, 9ХС, 7ХГ2В, 8ХФ; азотированных сталей 38ХМЮА, 40ХФ, 30ХН2МА, легированных и модифицированных закаленных чугунов СЧ 30 с твердостью под закалку не менее НВ 170. Твердость закаленных чугунных направляющих HRC 48-53, твердость стальных HRC 58-62.

Использование цветных сплавов

Из цветных сплавов используют для направляющих подвижных элементов бронзы и цинковые сплавы. Наилучшие результаты по износостойкости, отсутствию задиров и равномерности подачи дают алюминиевая бронза Бр АМц9-2 и цинковый сплав ЦАМ 10-5, работающие в паре со стальными и чугунными направляющими. Недостатком сплава ЦАМ 10-5 является невысокая износостойкость при абразивном изнашивании, в связи с чем направляющие с этим материалом требуют хорошей защиты.

Использование пластмасс

Пластмассы используют для направляющих подвижных узлов некоторых станков с ЧПУ. Положительные свойства пластмасс — благоприятные характеристики трения, способствующие равномерности перемещения подвижных устройств при малых скоростях, отсутствие явления схватывания. Однако большинство пластмасс не имеют достаточной жесткости и необходимой стойкости к воздействию тепловых нагрузок, влаги, масла, слабых щелочей и кислот. В станках используют фторопласт, наклеиваемый в виде ленты, наполненный фторопласт с бронзовым наполнителем и композиционные материалы на основе эпоксидных смол с присадками дисульфида молибдена, графита и неметаллических наполнителей.

Использование композиционных материалов

Композиционные материалы характеризуются также высокой технологичностью, так как позволяют изготовить направляющие столов и кареток без дальнейшей механической обработки. Непосредственно перед нанесением на поверхность приготовляют из специальных компонентов (смолы, порошков, пластификатора и отвердителя) пастообразную мастику, которой покрывают направляющие. Каретку или стол с нанесенной мастикой укладывают непосредственно на направляющие выверенной по уровню станины, на которые для предотвращения прилипания напылен тонкий разделительный слой воскового покрытия или тонкий слой смазки. Время затвердевания составляет несколько часов. При необходимости такое пластмассовое покрытие может быть обработано резанием (строганием, фрезерованием, шлифованием, шабрением).

Виды, назначение и устройство токарных люнетов

Люнеты для токарного станка используют как опоры основного и дополнительно характера. Рассмотрим устройство подвижных и неподвижных люнетов. Примеры конструкций своими руками.

Люнет для токарного станка

Токарные работы – это операции, связанные с обработкой цилиндрических заготовок. Из них получают круглые детали различной конфигурации и длины. Если рассматривать токарные работы по металлу, то короткие заготовки обрабатывать проще, и результат получается точнее: здесь отсутствует эффект провисания стальной болванки. Для длинных же заготовок (длина которых превышает диаметр на величину более чем в 12 раз) существуют специальные приспособления – люнеты для токарных станков. Они облегчают работу токаря и повышают точность обработки заготовки. В токарных станках для обработки древесины люнеты тоже бывают нужны, хотя древесина в связи с более легким составом материала менее подвержена провисанию.

В некоторых случаях (при очень длинных металлических заготовках) без люнета токарного вообще нельзя обойтись. Если работать при отсутствии такой оснастки, можно повредить инструмент и получить серьезные травмы, вызванные биением и разрывом болванки на больших оборотах включенного станка.

Люнет для токарного станка

Устройство и назначение люнета

Люнет токарный – это своеобразная опора. Он позволяет удерживать цилиндрическую деталь в горизонтальном положении и в то же время не препятствует ее вращению вокруг своей оси. Оборудование в токарном деле применяют в нескольких случаях:

  1. Болванка длинная, в середине провисает. В этом случае закрепленный посередине люнет выравнивает заготовку, и во время вращения нет опасности, что она будет вращаться «веретеном», то есть в центральной ее части будет утолщение. Оно однозначно приведет к неравномерности обработки на токарном станке и может быть причиной вибраций, заклинивания и разрушения резца и заготовки.
  2. Нужно обработать торец заготовки. В этом случае нет возможности закрепить деталь за этот торец, так как он будет подвергнут расточке. Люнет токарный выставляют как можно ближе к зоне обрабатываемого участка. Эта операция в основном выполняется в последнюю очередь, когда вся остальная длина детали уже проточена начисто.
Читайте так же:
Мазь для полировки металла

Люнет может быть установлен на любом металлорежущем оборудовании, если это токарный, фрезерный или шлифовальный станок.

В конструкции присутствуют следующие элементы:

  1. Основание люнета – это цельнометаллическая деталь. Она имеет нижнюю плоскость с отверстиями под крепежные болты, за счет которой приспособление устанавливается и фиксируется к станине токарного станка.
  2. Крышка. Она также относится к основанию, характерна для неподвижных токарных люнетов, выполнена из стали, подвижно крепится к нижней части.
  3. Выдвижные опоры. Могут быть выполнены с роликами на конце либо работать по принципу скольжения (элементы кулачкового типа). Именно кулачки и создают опору для заготовки. Чтобы они менее изнашивались, их усиливают твердосплавными покрытиями. Для уменьшения воздействия кулачков на деталь (протирание или продавливание) контактную часть снабжают наконечниками из бронзы.
  4. Регулировочные винты. Назначение этого элемента состоит в выдвижении кулачков и последующей их фиксации в заданном положении.

Виды люнетов для токарных станков

  1. Люнеты токарные, которые называются неподвижными. Они устанавливаются стационарно в какую-либо рабочую точку и во время всего цикла обработки остаются там.
  2. Приспособления, которые называются подвижными. Их местоположение на станине меняется в зависимости от того, куда перемещается токарный резец вдоль заготовки.

Люнеты для шлифовального станка имеют схожую конструкцию с неподвижными приспособлениями токарного станка. Их опорные части покрыты материалом, который не позволяет протирать канавки на заготовке, например баббитом.

Люнет для станка

Люнет неподвижной конструкции

Характерной особенностью всех неподвижных токарных люнетов является наличие трех роликов, или кулачков, два из которых подпирают деталь снизу, третий – производит упор сверху. Для того чтобы установить заготовку на приспособление, верхняя часть последнего имеет возможность откидываться на шарнире, а после закрепления детали возвращается на место и фиксируется специальным болтом. Конструкция неподвижного токарного оборудования полностью соответствует конструкции, описанной в разделе «Устройство и назначение люнета».

Как правило, в неподвижном токарном люнете болванку закрепляют как можно жестче. Это обусловлено тем, что обработку в этом случае применяют в основном черновую.

Люнет неподвижной конструкции

Люнет подвижной конструкции

Приспособление токарное подвижное имеет такие конструктивные элементы:

  1. Основание с крепежными отверстиями. Это цельнометаллический элемент, который по форме напоминает вопросительный знак. Здесь нет необходимости в откидной части, как у неподвижного токарного люнета, так как деталь легко может быть заведена в приспособление сбоку.
  2. Опорные кулачки, которых два. Один располагается сверху, другой сбоку. Третьей опорой здесь выступает сам резец.
  3. Винты для выдвижения и закрепления кулачков.
Читайте так же:
Как установить мебельные стяжки

Установка и настройка люнета

Оборудование для токарного станка можно установить только в тех случаях, когда:

  1. Деталь в месте установки имеет идеальную цилиндрическую поверхность. Это может быть уже готовая круглая заготовка, или на участке соприкосновения болванку специально протачивают на токарном станке под опорное приспособление.
  2. Заготовка не имеет неисправимой деформации (она долго не хранилась в изогнутом состоянии и не успела принять форму прогиба), иначе выставить люнет будет очень сложно.

Все это актуально, когда проводятся грубые черновые работы. В таком случае со всей поверхности болванки будет сниматься определенный слой металла и можно нивелировать все возможные дефекты формы.

Вначале под деталь заводят нижние кулачки, с помощью измерительного прибора проверяют расстояние по всей длине: от заготовки до станины токарного станка (имеется в виду расстояние от участков болванки с одинаковыми диаметрами). Кулачками поднимается деталь на тот уровень, чтобы все расстояния были предельно одинаковыми. Далее деталь фиксируется сверху третьим кулачком.

В случае, когда нужно установить токарный люнет для финишной обработки изделия, метод установки и настройки отличается от рассмотренного выше:

  1. Вначале определяются с местом на детали, где будет установлено устройство токарное.
  2. Замеряют диаметр этого места и подбирают или вытачивают специальную короткую оправку, которая идеально соответствует промеренному диаметру.
  3. Оправку закрепляют в передней бабке и по ней выставляют люнет.
  4. Оправку снимают, а на ее место ставят обрабатываемую заготовку. Люнет же закрепляют на заранее подобранное место, соблюдая строгую параллельность с тем местом, где он настраивался по оправке.

Варианты конструкций самодельных люнетов

Люнет для токарного станка стоит недешево, поэтому покупать его, если приспособление не так часто используется, нет особого смысла. Проще тогда изготовить своими руками люнет. Например, для токарного станка ИЖ1 можно реализовать самоделку, используя следующую конструкцию:

  1. В качестве основания, где будут закреплены кулачки, берут фланец для соединения труб. Размер фланца по внешнему диаметру составляет 200 мм, по внутреннему – 110 мм. Фланец при помощи транспортира делят маркером на три равных сектора с углом 120 градусов каждый. Линии соединения секторов как раз и будут местами, куда нужно закрепить механизмы подачи кулачков.
  2. Вместо кулачков можно использовать три шпильки с резьбой 14 и длиной 150 мм каждая. На шпильки с одного торца наваривают ручки (куски проволоки 8 мм в диаметре и длиной по 30 мм, чтобы получилось подобие буквы «Т» по форме), на другой торец заказывают у токаря три бронзовых остроконечных колпачка внутренним диаметром резьбы на 14.
  3. Механизм регулировки и фиксации кулачков можно сделать из трех гаек внутренней резьбой на 14 (для каждого кулачка), две из которых приваривают напротив друг друга по заранее прочерченным на фланце линиям.

Самодельный люнет готов к использованию. Предварительно накрученные гайки с граверами служат фиксаторами при выставлении кулачков на необходимую позицию.

Все, кто в теме, поддержите обсуждение в комментариях! Возможно, у вас есть еще интересные конструкции для изготовления токарных люнетов своими руками!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector