- •1. Несущие системы станков
- •1.1. Конструкции. Общие сведения
- •1.2.Станины и основания
- •1.2.1. Горизонтальные станины
- •1.2.2.Стойки (вертикальные станины)
- •1.3. Конструирование и расчет базовых деталей металлорежущих станков
- •1.3.1. Компоновка станка
- •1.3.2. Расчет станин на жесткость
- •1.3.3. Подвижные корпусные детали и узлы
- •1.4. Неметаллические станины металлорежущих станков
- •1.4.1. Железобетонные станины
- •1.4.2. Производство деталей несущей системы мрс из полимербетона
- •Изготовление деталей несущей системы
- •Техника соединения бетонных и стальных деталей
- •2. Проектирование направляющих
- •2.1. Направляющие скольжения для прямолинейного движения
- •2) Охватывающие
- •2.2. Направляющие скольжения для кругового движения
- •2.3. Накладные направляющие
- •2.3.1. Накладные направляющие на станинах (стойках)
- •2.4. Расчет направляющих скольжения смешанного трения
- •2.5. Направляющие с гидроразгрузкой
- •2.6. Гидродинамические направляющие
- •2.7. Гидростатические направляющие
- •2.9. Направляющие качения
- •2.10. Проектные параметры направляющих
- •2.10.1 Расчет на статическую прочность
- •2.10.2. Расчет на жесткость
- •Расчет направляющих на долговечность
- •Расчет потерь на трение
- •2.11. Конструкция направляющих токарных станков
- •2.12. Направляющие тяжелых токарных станков
- •3. Шпиндельные узлы (шу) станков
- •3.1. Проектные параметры и критерии шу
- •3.2. Выбор проектных критериев
- •3.3. Жёсткость шу
- •3.4. Материалы шпинделей
- •3.5. Конструкции шу
- •3.6. Опоры шпиндельных узлов
- •3.7. Расчет шпиндельных узлов (определение проектных параметров и значений проектных критериев). Расчет радиальной жесткости шу
- •Расчет осевой жесткости шу
- •Механизмы подач металлорежущих станков
- •Передача ходовой винт-гайки скольжения жидкостного трения (гидростатическая)
- •Заключение
- •Оглавление
- •Механизмы подач металлорежущих станков 156
- •Заключение 171
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
2.9. Направляющие качения
В последние годы в станках все шире применяют направляющие качения, в которых трение скольжения заменено трением качения на шариковых или роликовых опорах по закаленным направляющим (планкам) станины и стола или суппорта. Характерно применение направляющих качения в координатно-расточных, шлифовальных, копировальных, карусельных и других станках, особенно в станках с программным управлением. При этом значительно уменьшаются силы трения (коэффициент трения покоя для направляющих качения в 20 раз меньше, чем для направляющих скольжения), прерывистость движения, вызванная при скольжении эффектом прилипания, и износ сопряжения.
На рис. 2.14 показаны поперечные сечения стола с шариковыми и роликовыми направляющими качения. Тела качения, помещенные в плоский сепаратор, располагают между калеными направляющими стола и станины. При движении стола качение шариков происходит по направляющей станины, поэтому они проходят лишь половину пути, на который перемещается стол станка. Ввиду этого, сепаратор с шариками делают короче стола на половину его хода. Для больших перемещений стола применяют конструкцию, в которой шарики не имеют сепаратора, при перемещении стола они попадают в специальные желобки и непрерывно циркулируют по замкнутому контуру.
Направляющие качения для планшайб выполняют в виде обычных специальных подшипников качения.
Расчет направляющих качения, как правило, выполняют по формулам, используемым для расчетов контактных напряжений и деформаций по теории Герца - Беляева.
Рис. 2.14. Направляющие качения стола: а) шариковые; б) комбинированные роликовые; в) V-образные роликовые
Для уменьшения износа направляющих качения
допустимые напряжения, выбираемые по общим правилам, занижаются и составляют, например, для роликовых направляющих точных станков (координатно-расточных, шлифовальных), 100-150 МПа.
С точки зрения контактной жесткости направляющие скольжения и шариковые направляющие качения примерно, равноценны, однако на жесткость последних большое влияние оказывает предварительный натяг. С увеличением натяга жесткость направляющих сначала резко увеличивается, а затем по достижении определенной величины натяга изменяется мало.
Жесткость направляющих качения лучших форм с предварительным натягом (при оптимальной его величине) может превышать жесткость направляющих скольжения в несколько раз.
Эксперименты показали, что направляющие качения позволяют осуществлять малые установочные перемещения с высокой точностью/При высокой жесткости привода погрешность установки характеризуется величинами порядка 0,1-0,2 мкм. При малой жесткости привода точность установки понижается.
2.10. Проектные параметры направляющих
Для проектирования направляющих необходимо выполнить следующие расчеты:
а) на статическую прочность;
б) жесткость;
в) долговечность;
г) потери на трение;
д) частоты и амплитуды собственных колебаний.
2.10.1 Расчет на статическую прочность
Исходя из допустимых контактных напряжений поверхностных слоев тел качения и направляющих можно определить необходимое минимальное количество тел качения на направляющих по формулам:
где - общая нагрузка на направляющие;
- максимально допустимая нагрузка, которую может выдержать направляющая, отнесенная к площади проекции одного тела качения ( - площадь проекции одного ролика и шарика) на направляющие, Н;
- максимально допустимая нагрузка на единицу длины ролика. Ее находят по формуле - длина ролика, мм; Для стальных закаленных роликовых
направляющих:
где - диаметр тела качения, мм.
Для чугунных роликовых направляющих
Для стальных бакалейных шариконых направляющих максимально допустимая нагрузка
Для чугунных шариковых направляющих:
Где P1 в Н; в и d длина и диаметр тела качения в мм. Для роликовых комплектных опор (танкеток) предельная нагрузка определяется по формуле:
где - базовая сила (для танкеток Р88-102 Рв равна 50 кН);
- путь пробега.