6. Корпусные детали

К корпусным деталям станков относят: станины, стойки, траверсы, проставочные плиты, корпуса силовых головок, ко­робок скоростей, подач, задних бабок, суппортов, столов, планшайб и др. Основное требование, предъявляемое к кор­пусным деталям: возможность в процессе работы станка и в тече­ние длительного времени сохранять неизменность относительных положений базовых поверхностей, т. е. неизменность геометриче­ской формы. Данные требования обеспечиваются высокой жестко­стью и виброустойчивостью конструкций, износостойкостью на­правляющих. Это достигается с помощью как конструктивных способов, так и технологическими методами.

Оценить работоспособность корпусных деталей можно на основе учета максимальных усилий, действующих в процессе рабо­ты станка. Поскольку корпусные детали и в первую очередь станины находятся под действием сложной системы переменных сил и имеют различную толщину стенок, ребра жесткости, перегород­ки, окна и т. п., то расчет деформаций таких деталей представляет определенные трудности. Для удобства расчета сложные формы корпусных деталей можно представить в виде ферм, балок упро­щенной конструкции. Это дает возможность оценить различные варианты конструкций, напряжений и деформаций в них. Наибо­лее важное значение имеет проверка жесткости станины, стоек, траверс на изгиб и кручение. Для поверочных расчетов составля­ют расчетную схему с указанием направления и значений действующих нагрузок, которые и являются исходными для расчета ба­зовых узлов и механизмов станка.

Из всех приведенных корпусных деталей наиболее ответствен­ной является станина, на базовых поверхностях которой распола­гаются различные подвижные и неподвижные узлы и механизмы станка: суппорты, стойки, столы, приводы и т. п. В основе конструк­ции станин, несмотря на большое разнообразие их форм, лежат не­которые общие принципы, обусловленные конструктивными, техно­логическими и прочностными требованиями. Конструкция станины должна обеспечить возможность рационального расположения на ней всех необходимых узлов и механизмов, а также удобства их монтажа и разборки. Технологичность конструкции должна обес­печить возможность изготовления станины с требуемой точностью геометрической формы и качеством базовых поверхностей при вы­сокой производительности их обработки.

Наивыгоднейший профиль станин по конструктивным сообра­жениям и прочностным характеристикам — сечение в форме поло­го прямоугольника или кольцевого профиля (рис. 21, а, б, в). Та­кие профили наиболее характерны для вертикальных станин МЦС. Однако не всегда удается выдержать по всей длине станины замк­нутый профиль, что связано с необходимостью обеспечить удобст­во удаления стружки, компактное расположение различных меха­низмов, узлов и агрегатов, сборку и демонтаж станка. Поэтому часто форма профиля станины имеет открытый вид, а для повыше­ния ее жесткости применяют ребра жесткости, двойные стенки и т. п. (рис. 21, г, д,е). Жесткость станины значительно повыша­ется, если полая внутренняя часть выполнена с перегородками (рис. 22). Расчет деформаций станины с учетом особенностей их конструкций показал существенное влияние формы ребер и их расположения на жесткость станины при изгибе в горизонтальной плоскости и меньшее влияние при из­гибе станины в вертикальной плоскости.

Рис. 21

Рис. 22

При расчете деформаций станин необходимо учитывать также конструктивные особенности различных компоновок станков. Так, при обработке заготовок на МЦС в отличие от специальных стан­ков формообразование поверхности и нагружение станка силами резания происходит с использованием большой номенклатуры и типов инструмента, выполняющих различные операции в широкой области рабочего поля станка. Кроме того, эти станки оснащены дополнительными узлами (поворотными загрузочными столами, магазинами инструментов и др.), которые увеличивают крутильные и изгибающие моменты, действующие на станину станка. Все это усложняет проведение расчета деформаций станины.

При упрощенных расчетах станин можно вместо деформаций определять наибольшие напряжения, которые не должны превос­ходить 100...200 Н/мм². Такие низкие значения напряжений дикту­ются условием длительного сохранения точности станин и косвен­но учитывают условие жесткости.

В последнее время при расчетах конструкций корпусных дета­лей сложных металлорежущих систем все шире используют ЭВМ. Для выбора оптимальной несущей системы станка составляют oценочные математические модели. Количественными — оценочными критериями при этом служат определенные значения параметров точности, жесткости, виброустойчивости.