76. Назначение и основные типы направляющих

Направляющие станков должны обеспечивать правильность траектории движения рабочего органа станка, несущего инструмент или обрабатываемую деталь. Если направляющие используют для перестановки, то они должны обеспечивать правильное по­ложение узла в любой заданной позиции.

К направляющим станков предъявляют следующие основные требования:

1) первоначальная точность изготовления по условиям пло­скости граней и их взаимной параллельности, небольшая шеро­ховатость и однородность поверхностей рабочих граней направ­ляющих;

2) долговечность направляющих, которая характеризует их способность сохранять в течение заданного срока времени перво­начальную точность;

3) малая величина и постоянство сил трения на направляющих; «с увеличением сил трения, и особенно при случайном изменении -их величины, возрастают погрешности позиционирования;

4) жесткость направляющих, характеризуемая величиной кон­тактных перемещений на рабочих гранях направляющих под действием внешних нагрузок и являющаяся составной частью •общей жесткости несущей системы станка;

5) высокие демпфирующие свойства.

В станках получили применение направляющие с различным характером трения — направляющие смешанного трения, направ­ляющие жидкостного трения, аэростатические направляющие и направляющие качения.

Каждый из перечисленных типов направляющих обладает определенными достоинствами и недостатками, совокупность ко­торых предопределяет целесообразную область их использования.

Направляющие смешанного трения характеризуются высоким и непостоянным по величине трением. Существенную разницу для этих направляющих, составляет рубежное значение силы трения покоя (силы трогания) по сравнению с трением движения, кото­рое, в свою очередь, сильно зависит от скорости скольжения.

Значительное трение в направляющих смешанного трения вызывает износ и снижение долговечности направляющих этого типа. Главные достоинства направляющих смешанного трения -высокая контактная жесткость и хорошие демпфирующие свойства. Кроме того, эти направляющие обеспечивают надежную фиксацию подвижного узла станка после его перемещения в заданную позицию.

Наиболее целесообразная область применения направляющих смешанного трения — прецизионные станки с малыми нагрузкам и соответственно малым износом рабочих граней направляющих,а также направляющие для редких установочных перемещений

Направляющие жидкостного трения осуществляются в станках главным образом в виде гидростатических направляющих, так как для создания гидродинамических давлений скорости движения, как правило, недостаточны. Чисто вязкое трение в гидростатических направляющих полностью устраняет потерю устойчивости и возможность скачкообразного движения при малых скоростях. Кроме того, направляющие жидкостного трения обеспечивают исключительно высокую чувствительность при позиционировании и отработке малых перемещений.

В направляющих жидкостного трения отсутствует износ, долговечность их практически неограничена. Достоинством гидростатических направляющих является также высокое демпфирование, что обеспечивает высокое качество поверхности при окончательной обработке деталей.

Недостатки направляющих жидкостного трения связаны с необходимостью сложной системы циркуляции, сбора и тщательно очистки смазочной жидкости, а также с трудностями фиксации узла станка после его перестановки в заданную позицию. Жесткость направляющих жидкостного трения несколько ниже жесткости направляющих других типов.

Наиболее целесообразная область применения направляющих жидкостного трения — станки с высокими требованиями к точности и шероховатости поверхностей обрабатываемых деталей

Аэростатические направляющие по сравнению с направляющими жидкостного трения имеют значительно меньшее трение при движении, а при прекращении подачи воздуха обеспечивается надежная фиксация подвижного узла. Кроме того, при аэростатических направляющих нет необходимости в циркуляционной системе подачи воздуха.

К недостаткам аэростатических направляющих следует отнести их склонность к автоколебаниям, небольшую грузоподъемность и не столь высокую надежность, как у других типов направляющих. Область применения аэростатических направляющих - точное позиционирование слабо нагруженных узлов станка и pas личные вспомогательные перемещения, а также движение с особо высокими скоростями.

Направляющие качения обладают малым трением и износом и, при условии надежной защиты от загрязнений, обеспечивают достаточно высокую долговечность, высокую контактную жест­кость, особенно роликовые направляющие, при правильно выбран­ной величине предварительного натяга. К недостаткам направ­ляющих качения относятся сравнительно большая дисперсия силы трения из-за случайных погрешностей сопрягаемых поверхностей и трудности фиксации подвижного узла.

Направляющие качения используют в прецизионных станках при невысоких требованиях к точности движения, при значитель­ных нагрузках и больших скоростях, наконец, во всех тех слу­чаях, когда сложно создание циркуляционной системы смазки.

Формы направляющих прямолинейного движения в станках следующие: прямоугольные (плоские), треугольные (призмати­ческие), трапециевидные (ласточкин хвост) и цилиндрические. Каждую из этих форм можно применять в виде охватывающих и охватываемых направляющих (рис, 118). Кроме того, часто используют сочетание направляющих различной формы, когда одна из направляющих выполнена прямоугольной, а другая треуголь­ной или в виде половины трапециевидной формы.

Прямоугольные направляющие отличаются технологичностью изготовления и простотой контроля геометрической точности. В последнее время в станках с ЧПУ они находят все большее распространение, так как отличаются простотой и надежностью регулировки зазоров. В охватываемом варианте исполнения эти направляющие, как и все другие формы, плохо удерживают смазку, а в охватывающем варианте хорошо удерживают смазку, но нуждаются в надежной защите от загрязнений.

Треугольные направляющие обладают свойством автомати­ческого выбора зазоров под действием собственного веса узла. Угловое расположение рабочих граней направляющих усложняет их изготовление и контроль. Трапециевидные направляющие отличаются компактностью конструкции, но сложны в изготовлении и контроле. Устройства для регулирования зазора относительно просты, но не обеспечивают высокой точности сопряжений.

Цилиндрические направляющие в охватываемом варианте не обеспечивают большой жесткости из-за прогиба скалок (штанг) закрепленных на концах; их применяют преимущественно при малой длине хода. При охватывающем варианте у этих направ­ляющих сложно изготовить полукруглые пазы.