4.2. Точность станка

Требования к точности обрабатываемых деталей обусловливают требования к точности самого станка. Точность станка должна повышаться за счет увеличения жесткости, точности изготовления и сборки. Основные детали, обеспечивающие жесткость станка, должны работать при весьма малых напряжениях на изгиб, сжатие, кручение. К валам станков, кроме требований прочности, предъявляются требования жесткости на кручение.

Увеличение жесткости и виброустойчивости станков создает условия для получения высокой точности формы, размеров и качества поверхностей.

4.3. Удобство и безопасность обслуживания станка

Удобство обслуживания достигается расположением органов управления вблизи рабочего места, концентрацией органов управления различными движениями, но с тем, чтобы рабочий не напрягал память при работе на станке. Форма рукояток должна быть такой, чтобы обеспечить большую поверхность контакта с ладонью рабочего. Для удобства работы на станке следует шире применять гидравлические и пневматические устройства различного назначения (зажимы, подъемники, транспортеры и т.п.).

Безопасность системы управления для станка обеспечивается взаимной блокировкой несовместимых движений и ограждением всех подвижных частей станка.

4.4. Технологичность и дешевизна изготовления

Технологичность и дешевизна изготовления станка предусматривают проектирование всех деталей и узлов технологичными и простыми, с точки зрения их изготовления. При этом следует больше применять стандартные и нормализованные детали, уменьшать количество используемых диаметров валов, посадок, модулей резьб, длин, расстояний между осями, так как это резко сокращает номенклатуру мерителей, технологической оснастки и вспомогательное время при изготовлении деталей станка.

Конструкция станка и его узлов должна быть такой, чтобы в процессе сборки требовался минимальный объем сборочно-пригоночных работ.

4.5. Материалы, применяемые для деталей станков

Прочность, жесткость и долговечность станков зависят от правильного выбора материалов для деталей станков. Следует избегать применения большой номенклатуры марок материалов и необоснованного применения легированных материалов и цветных сплавов, а также термообработанных деталей.

Корпусные детали составляют до 75% веса всех деталей станков. К ним предъявляются требования прочности, жесткости, а для подвижных корпусных деталей и износостойкости. Основным материалом для корпусных деталей является серый чугун.

В станкостроении чаще всего применяются следующие марки чугуна: СЧ15, СЧ20 и СЧ30.

Углеродистая сталь обыкновенного качества Ст.3 и Ст.5 применяется для сварных корпусов и для крышек. Применение сварных конструкций дает большую экономию металла. Для тяжелых станков в последнее время стали применять железобетонные станины.

Ответственные детали, несущие нагрузки (шпиндели, валы, шестерни, тяги и др.), делают из среднеуглеродистых и малолегированных сталей:

среднеуглеродистые закаливаемые – сталь 45, сталь 50;

малолегированные – сталь 40Х, сталь 35ХМЮА, сталь 65Г;

цементуемые стали – сталь 15, сталь 12А, сталь 20Х.

Для придания стали требуемых свойств необходимо проводить термообработку. Средненагруженные детали, не работающие на износ, делают из стали 45 с улучшением (закалка и высокий отпуск). Детали, требующие высокой поверхностной твердости и вязкости сердцевины (работающие в условиях ударной нагрузки), такие как шпиндели, зубчатые колеса, кулачковые муфты и т.п., делают из стали 45 с закалкой ТВЧ и низким отпуском. При повышенных требованиях применяют сталь 40Х, сталь 35ХМЮА, сталь 20Х с цементацией, закалкой и отпуском.

Выбор марки стали и ее термообработка определяются из расчета на прочность или жесткость с учетом дополнительных эксплуатационных и экономических требований. Для шестерен, шкивов и т.п. применяют и пластмассы, главным образом, текстолит.

Пары трения скольжения (направляющие, подшипники скольжения, диски фрикционных муфт, ходовые винты и гайки и т.п.) должны быть износостойкими. Лучшим условием обеспечения износостойкости является жидкостное трение.

Направляющие в станках чаще всего делают из чугуна с последующей закалкой их ТВЧ или другим способом. Применяют также закаленные стальные направляющие (сталь 20Х, сталь 40Х).

В настоящее время все чаще направляющие делаются в виде накладных планок из пластмасс (металлургический текстолит марки Б, кордоволокнит 1Г, винипласт и полиамиды).

Вкладыши в подшипниках скольжения делаются из баббитов Б83, Б16, БН (в тяжелых станках). Для ответственных подшипников средних размеров принимают оловянистые бронзы БрОФ10-0,5, БрОЦС6-6-3, БрОЦС-4-17, БрОЦСУ-4-17. В малоответственных подшипниках можно применять антифрикционные чугуны СЧЦ-1 и СЧЦ-2.

Из пластмасс наиболее перспективными в подшипниках являются: капрон, нейлон и фторопласты, но с обязательным хорошим отводом тепла от них.

Червячные зацепления и ходовые винты часто применяются для точных и ответственных механизмов. Червяки изготавливают из стали 20Х с цементацией и закалкой и из стали 40Х. Ходовые винты делают из сталей 40Х, У10, У12 или из сталей ХВ1, ХГ и 65Г [10].

Для гаек и червячных колес применяют оловянистые бронзы БрОЦС6-6-3, а также безоловянистые алюминиево-железистые бронзы БРАЖ9-4 (гайки для ходовых винтов).

Малонагруженные и неответственные детали изготавливают из углеродистых сталей обыкновенного качества – Ст.3, Ст.5, автоматной стали А12, стали 35.

Правильный подбор материалов является необходимым условием для создания станка с высокими эксплуатационными показателями.