10 Продолжение

Конструирование и расчет направляющих. Сначала определяют диаметр и число тел качения, исходя из зависимостей между ним и давлением в контакте, жесткостью и точностью направляющих. Затем принятые параметры проверяют расчетами.

При увеличении диаметра шариков давление в контакте уменьшается, жесткость и износостойкость направляющих возрастают. С увеличением диаметра роликов жесткость не изменяется, но износостойкость улучшается. Поэтому рекомендуется применять тела качения большого диаметра — 8... 10 мм, а иногда и до 25 мм. Игольчатые направляющие пригодны при малых нагрузках и невысоких требованиях к их жесткости.

С увеличением числа тел качения г снижается нагрузка на одно тело, повышается жесткость направляющих. Но при большом числе многие из них вследствие погрешностей изготовления оказываются ненагруженными или недогруженными. Равномерность нагружения шариков считается удовлетворительной, если начальная нагрузка, на один шарик диаметра ^ (от силы тяжести С подвижного узла) составляет 9,5 \ЛГ . Ролики нагружены относительно равномерно, если нагрузка на единицу их длины не менее 4 Н/мм. Другими словами, для шариковых и роликовых направляющих должны соблюдаться соответствующие условия:

где Ъ —длина ролика, мм; С — вН; 6. —в мм.

В то же время число тел качения в одном ряду должно быть больше 12—16, так как при меньшем их количестве точность движения по направляющим снижается

После того как с учетом приведенных рекомендаций будет разработана конструкция направляющих, принятые конструктивные параметры необходимо проверить расчетом. Для определения наибольшей нагрузки на тело качения направляющие качения условно заменяют направляющими скольжения и по методике, применяемой при расчете направляющих скольжения, строят эпюру давления в контакте (рис. 12.4) . Наибольшая расчетная нагрузка на шарик

на ролик

12.3. НАПРАВЛЯЮЩИЕ С ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ТЕЛ КАЧЕНИЯ

Направляющие с роликовыми опорами. Направляющие, оснащенные комплектными элементами в виде роликовых опор, применяются в станках с ЧПУ, узлы которых при значительных нагрузках имеют большой ход.

Роликовая опора Р88 включает направляющую (корпус) 1 (рис. 1г.5), циркулирующие вокруг нее ролики 2, препятствующие выпаданию роликов обоймы 4, винты 5 и штифты 6 для крепления обоймы к направляющей 1, а также винты 3 и штифты 7 для крепления опоры к подвижному узлу станка. Стандартные роликовые опоры бывают нормальной Р88, узкой Р88У и широкой Р88Ш серий (табл. 12.5).

Нагрузочная способность роликовой опоры характеризуется допускаемой по контактной прочности длительно действующей на нее нагрузкой, значения которой при работе в паре со стальными направляющими твердостью 58 НКСэ приведены в табл. 12.5.

При большой скорости узлов, особенно при наличии перекосов опор и неравномерном нагружений роликов, нагрузочная способность роликовой опоры характеризуется нагрузкой, допускаемой по контактной выносливости поверхностных слоев. Эта нагрузка обусловливается требуемым числом циклов нагружений каждой точки ее рабочих поверхностей, которое пропорционально пути 5, проходимому рабочим органом станка. Базовая нагрузка Р-, соответствующая базовому пути 5б = 250 км, при твердости рабочих поверхностей направляющих не ниже 60 ИКС приведена ниже:

Допускаемую нагрузку Р для расчетного пути 5 определяют по здвисимос- Ти

Сопротивление движению опоры характеризуется силой 2, требуемой длж перемещения опоры , которая нагружена нормальной силой Р :

где <20 — начальная тяговая сила ( 60 = 5. .Л 5 Н) ; /к — коэффициент трения качения ( / = 0, 0004... 0 ,0006 см) ; Л — диаметр ролика, см.

Упругая деформация опоры

а = 60+*>//, где 60 —начальная деформация; / —жесткость опоры.

Для опор типоразмеров Р88-101, Р88-102 и Р88-103 экспериментальным путем получили соответственно 60 = 2; 3; 4 мкм; / = 8,5; 12; 18 Н/мкм.

Незамкнутые направляющие с роликовыми опорами (рис. 12.6, а) применяются только для горизонтального перемещения и не могут воспринимать больших опрокидывающих моментов. Замкнутые направляющие (рис. 12.6,<з)

сложнее незамкнутых и могут быть применены для горизонтального и вертикального движений. Наиболее технологичны прямоугольные направляющие.

Чтобы исключить изгибные деформации, замкнутые направляющие монтируют так, чтобы каждая роликовая опора взаимодействовала с противостоящей опорой. Другими словами, роликовые опоры применяются парами. Например, в конструкции на рис. 12.6, б опоры 1 и 2 воспринимают силу тяжести стола и вертикальные рабочие нагрузки, опоры 3 и 5 препятствуют отрыву стола, -опоры 4 и 6 создают направление стола в горизонтальной плоскости.

С помощью предварительного натяга повышают жесткость направляющих и не допускают отрыва подвижного узла под действием разных по направлению и значению нагрузок. При создании натяга пружинами ивинтом(рис. 12.7) достигаются наилучшая самоустановка опоры и минимальное сопротивление движению, но жесткость почти в 3 раза ниже по сравнению с регулировкой клиньями. При установке опор Р88 первого, второго и третьего габаритов рекомендуется натяг 5н , равный 5,7 и 10 мкм на сторону . Сила предварительного натяга определяется по зависимости

Для смазывания направляющих жидкий смазочный материал подводится через сверления в корпусе на направляющую впереди роликовой опоры. Пластичный материал наносится на опоры при сборке. Для предохранения направляющих от загрязнений применяют телескопические щитки, раздвижные меха или скребки, прикрепленные к торцу опоры.

Нагрузки на опоры определяют следующим образом. Составляют расчетную схему узла с указанием всех сил: составляющих силы резания; силы тяжести стола и установленных на нем узлов; сил, действующих со стороны тягового механизма, а также реакций опор. Принимают систему координат, располагая оси в плоскостях, проходящих через середины опор. Составляют уравнения равновесия подвижного узла и по ним находят нагрузки на каждую пару встречно расположенных опор. Затем распределяют каждую из нагрузок между двумя опорами. При этом учитывают, что одна опора (рис. 12.8) закреплена в корпусе, а другая соединена с элементом, предназначенным для регулирования натяга. При отсутствии внешней нагрузки обе опоры нагружены одинаковыми силами, равными силе предварительного натяга Ру.