8. Направляющие качения

Для направляющих качения характерны низкая сила трения (10…40 Н) и ее независимость от скорости рабочего органа, благодаря чему достигаются равномерность медленных движений, снижение мощности привода подачи и высокая точность позиционирования (зона нечувствительности направляющих качения по сравнению с парой трения чугун-чугун снижается в 10-12 раз). Значительно меньшая, чем в направляющих с гидростатической смазкой, переориентация рабочего органа обусловливается только податливостью направляющих, которая значительно ниже податливости направляющих других типов. Для направляющих качения характерна высокая долговечность, так как при хорошей защите их износ на порядок ниже, чем износ направляющих полужидкостного трения. К недостаткам направляющих качения относятся низкое демпфирование в направлении движения при малых скоростях движения и сравнительно высокая стоимость.

Направляющие качения применяют в обрабатывающих центрах сверлильно-фрезерно-расточной группы, станках с ЧПУ высокой точности малых и средних размеров, круглошлифовальных, бесцентрово-шлифовальных стан­ках.

1 НАПРАВЛЯЮЩИЕ БЕЗ ЦИРКУЛЯЦИИ ТЕЛ КАЧЕНИЯ

В конструкцию направляющих входят за­каленные планки, прикрепляемые к столу и станине, тела качения (шарики или ролики), сепараторы, устройства для создания предварительного натяга и для защиты направляющих от загрязнений.

Направляющие без циркуляции тел качения применяются при небольшой длине хода узла (до 1 м).

Направляющие бывают незамкнутыми и замкнутыми. Отрыву подвижно­го узла, установленного на незамкнутых направляющих (рис. 12.1, а, б), пре­пятствуют его сила тяжести и вертикальная составляющая силы резания. Не­замкнутые направляющие качения могут быть только горизонтальными. Замкнутые направляющие (рис. 12.1, в-е) сложнее и дороже незамкнутых, однако благодаря создаваемому натягу обладают высокой точностью и жест­костью. Они могут быть не только горизонтальными, но и вертикальными, и наклонными.

В конструкциях направляющих качения используются поверхности тех же форм, что и в направляющих скольжения. Применение шариков или роликов дает большое число их исполнений.

Шариковые направляющие со встречными призмами (рис. 12.1, в) отли­чаются простотой конструкции, однако не могут воспринимать больших нагрузок и легко повреждаются в результате перетяжки элементов, регули­рующих натяг. Направляющие типа "ласточкин хвост" (рис. 12.1, г) по сравнению с другими имеют более высокую жесткость, хорошо регулируются, но отличаются сложностью в изготовлении; применяются при малой и средней массе подвижного узла. Прямоугольные роликовые направляющие (рис. 12.1,д) просты по конструкции и в изготовлении, имеют высокую жесткость в гори­зонтальной плоскости, но недостаточную при работе планок на отрыв. Недо­статком их являются и большие габариты. Применяются при средней массе подвижного узла и большом опрокидывающем моменте.

Ролики в призматических направляющих (рад. 12.1, е) из-за малого диа­метра могут проскальзывать, что приводит к повышенной силе трения. На работоспособности направляющих сильно сказываются погрешности углов призм.

Шариковые или роликовые направляющие выбирают в зависимости от нагрузки. Для роликовых направляющих допускаемая нагрузка в 20-30 раз больше, чем для шариковых. При больших нагрузках используются направляющие в виде накладных планок из закаленной цементируемой стали 20Х, а при малых— как стальные, так и чугунные.

В качестве сепараторов применяются штампованные стальные пластины с прямоугольными (рис. 12.2) или круглыми гнездами, стальные составные пластины, а также роликовые цепи.

Направляющие смазываются пластичным смазочным материалом или мас­ляным туманом. Для защиты от загрязнений применяются лабиринтные уп­лотнения, расположенные вдоль них (рис. 12.3, а, б. Со стороны торцов к столу прикрепляют щитки или стальные ленты (рис. 12.3, в).

2 НАПРАВЛЯЮЩИЕ С ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ТЕЛ КАЧЕНИЯ

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. 12.5), 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.

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, б) 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 и винтом (рис. 12.7) достигаются наилучшая самоустановка опоры и минимальное сопротивление движению, но жесткость почти в 3 раза ниже по сравнению с регулировкой клиньями.