26. Расчёт базовых деталей на жёсткость , тепловые деформации

Расчёт базовых деталей на жёсткость , тепловые деформации выполняется с точки зр-я обеспечения точности обработки. Расчёт станин на жёсткость закл. в оценке деформаций при действии рабочих нагрузок.

Инженерная методика расчёта включ. этапы:

1.Выбор расчётной схемы станины и определение усилий.

2.Расчёт деформаций

3.сравнение с допуст. знач-ми и уточнение конструкционных параметров для повыш. жёсткости.

Допущения при расчёте на жёсткость:

1 )все силовые факторы сводятся к сосредоточенным силам. 2)базовые детали имеют стенки постоянного сечения. 3)все детали рассматрив. как брусья, пластины, коробки соответст. приведённой жёсткости.

Приближенно значения деформаций определяют:

-прогиб в середине двух опорной балки ;прогиб балки с защемлением с одного конца ;P-поперечная сила,Н;L-длинна рабочего участка балки.

(ЕJ)_пр-приведённая жесткость балки на изгиб.

Угол закручивания балки:

R₁,R₂-коэф. Зависящие от числа и расположения перегородок.

J_ст-момент инерции боковой стенки (см⁴)

Е-модуль упругости материала (Н*см²)

S_сm-площадь стенки (см²)

Приведённая крутильная жёсткость

J^’_cm-момент инерции сечения боковой стенки на изгиб

G-модуль сдвига (Н*см²)

Базовые детали типа пластин рассчитывают на перекос при изгибе как в банке на упругом основании. Расчёт на прочн. коробок сводится к определению деформации в станке, точке приложения внешних сил.

Тепловые деформации базовых деталей

Оказывают существенное влияние на точность на чистовых и отделочных операциях.

Температурное поле в разных точках несущей системы определяют экспериментально (термопары, тепловизоры) либо расчётом методом элементарных балансов.

Базовую деталь разбивают на элементарные параллелепипеды или цилиндры, для каждой фигуры составляем уравнение теплового баланса за время Δτ и определяют приращение температуры Θ, затем рассчитывают деформации отдельного элемента δ_i=εL_iΘ_i .

ε-коэф. Линейного расширения чугуна. Ε=10^-5,К^-1. Общее температурное перемещение рабочих органов определяем суммированием отдельных δ_i .

27. Направляющие скольжения станков: назначение, конструктивные формы, применяемые материалы.

Непосредственный контакт сопряженных поверхностей в направляющих скольжения определяет непостоянство и большие силы сопротивления. В зависимости от нагрузки, скорости, вида смазочного материала и его количества направляющие могут работать в режимах трения без смазочного материала и с ним. Существенную разницу для этих направляющих составляют силы трения покоя по сравнению с силами трения движения; последние, в свою очередь, сильно зависят от скорости скольжения. Эта разница приводит к скачкообразному движению узлов при малых скоростях, что крайне нежелательно, особенно для современных станков с ЧПУ. Значительное трение вызывает изнашивание и, следовательно, снижает долговечность направляющих.

Для уменьшения недостатков направляющих с полужидкостной смазкой внедряют специальные антискачковые масла, применяют накладки из антифрикционных материалов.

Достоинства направляющих с полужидкостной смазкой - высокая контактная жесткость и хорошие демпфирующие свойства. Кроме того, они обеспечивают надежную фиксацию подвижного узла станка после его перемещения в заданную позицию.

Аэростатические направляющие применяются в координатно-измерительных машинах, станки для обработки печатных плат, алмазно-токарные станки и некоторые другие типы станков с малыми нагрузками на направляющие, применяются на производительных высокоскоростных обрабатывающих центрах. Призматические направляющие и направляющие типа “ласточкин хвост” используются в основном в металлообрабатывающем оборудовании, для тяжелых работ.

Сечения направляющих трения скольжения:

1. Прямоугольные (плоские)

Достоинства: технологичны, легко конролируется зазор, большие нагрузки

Недостатки: легко засорябтся

2. Трапециавидные (ласточкин хвост)

3. Треугольные (призматические)

«+» Автоматический выбор зазоров

«-» Сложный контроль и изготовление.

4. Круглые

- Охватываемая (применяется редко, низкая жесткость, плохая смазываемость)

- Охватывающая (сложность изготовления, защита от пыли игрязи)

Соотношения размеров сечений зависят от высоты направляющих. Отношение длины подвижной детали к общей ширине направляющих должно быть в пределах 1,5—2. Длину неподвижных направляющих принимают такой, чтобы не было провисания подвижной детали.

Накладные направляющие крепят к базовой детали по всей их длине. При креплении винтами шаг между ними во избежание искрив­ления и коробления должен быть не больше двукратной высоты на­кладной планки. При механическом креплении или приклеивании накладных направляющих необходимо предусматривать фиксацию их в поперечном направлении различными центрирующими высту­пами, поверхностями, фасками.

Материал направляющих.

Во избежание схватывания контактная пара подбирается из разнородных материалов, причём неподвижная направляющая из более твёрдого и износостойкого материала.

СЧ+закалка ТВЧ 48…53НRC, возможна доп. обработка: хромирование 68…72 HRC, напыление Mo или Сr-Ni сплавами.

Стальные направляющие в виде планок приваривают а к чугуну крепят винтами и клеем.

Низкоуглеродистые стали: 20, 20Х, 18ХГТ с цементацией и закалкой твердость 60…65 HRC

Азотируемые стали 38Х2М10А, 40ХФ с азотированием h=0,5, твердость 65…69 HRC, реже высокоуглеродистые легированные ХВГ, ШХ15, 9ХС с твердостью 58…62 HRC

Наивысшая износостойкость в паре с закаленным чугуном.

Цветные сплавы:

- БрАМц 9-2; Бр09010-2 (бывают накладные и заливные)

Дорого и дефицитно, используют в тяжелых станках, накладные или дифицитные.

Цинковые сплавы: ЦАМ10-5

Пластмассы:

Отличные характеристики трения, низкая жесткость, низкая износостойкость с образивом, невысокая тепло-, влаго- и маслостойкость.

Графитизированный фторопласт. Применяют сотовые конструкции для направляющих.

Пластмасы используют с другими типами пластмасс, а также наполнителями (бронза, медь, графит)

Конструктивные формы направляющих нормализованы.