7. Направляющие станков

В металлорежущих станках для прямолинейного и кругового перемещения узлов используют направляющие скольжения и ка­чения. Направляющие должны обеспечивать прямолинейность и точность перемещений узлов и поэтому к ним предъявляют следу­ющие требования; низкий коэффициент трения, не зависящий су­щественно от скорости; высокая жесткость в направлении, перпен­дикулярном подаче; высокая способность демпфирования; высокая износостойкость. Точность направляющих достигается соответст­вующей технологией обработки, а длительное сохранение ее — правильным выбором металла, конструкции и условиями эксплуа­тации.

В соответствии с ОСТ-2 Н20—73 установлены следующие типы направляющих скольжения: треугольные симметричные (рис. 23, а), треугольные несимметричные (рис. 23,6), прямоуголь­ные (рис. 23, в) и остроугольные (рис. 23, г). Регулировка зазо­ров в направляющих скольжения может производиться регулиро­вочными клиньями А, прокладками Б, передвижными планками В (рис. 24). Равномерность смазки направляющих достигается за счет выполнения на их рабочей поверхности специальных смазочных канавок. Направляющие скольжения, несмотря на простоту обыч­ных конструкций (традиционное исполнение), имеют ряд сущест­венных недостатков: невысокую износостойкость, низкую точность установочных перемещений, большие силы трения. Поэтому в станках с ЧПУ все чаще применяют направляющие с пластмассо­выми накладками на подвижных узлах, которые характеризуются минимальными коэффициентами трения, высокой износостойкостью, низкими температурами в зоне контактирования трущихся поверхностей, высокой жесткостью и хорошей демпфирующей спо­собностью.

Рис. 23

Рис. 24

Пластмассовые направляющие обычно располагают на более короткой из сопрягаемых поверхностей, например на столах, салазках и т. п. Толщина пластмассового слоя 1,5…3 мм. Он наносит­ся методом заливки или приклеиванием накладок в виде ленты. Широкое распространение в станках с ЧПУ получили пластмассо­вые направляющие из фторопласта. В качестве материала для на­кладок направляющих используют фторопласт, основным компо­нентом которого является политетрафторэтилен. Достоинство фторопластовых направляющих — малый коэффициент трения, что исключает скачкообразное перемещение рабочего узла при замед­ленных скоростях подачи. Кроме того, фторопластовые направля­ющие характеризуются равномерностью износа, высокой долговеч­ностью и постоянством коэффициента трения. В паре с пластмас­совыми направляющими, как правило, применяют закаленные стальные планки твердостью не менее HRC_э 55.

В тех случаях, когда необходимо значительно снизить коэффи­циент трения и обеспечить его независимость от скорости переме­щения, применяют направляющие качения без предварительного регулирования — незамкнутые (рис. 25, а, б) и с предваритель­ным регулированием — замкнутые (рис. 25, в). Тела качения (цилиндрические ролики или шарики) изготавливают с допуском по­рядка 1 мкм.

Рис. 25

Для смазки роликовых направляющих используют как обычные масла, так и пластичные смазочные материалы, а для защиты от попадания пыли и стружки применяют различные ограждающие устройства, телескопические щитки, гофрированные экраны и т. д.

В станках с ЧПУ нашли применение направляющие качения, изготовленные в виде отдельного узла — так называемых «танке­ток», в которых тела качения циркулируют по замкнутой траекто­рии. Такие опоры могут быть использованы в узлах с большой дли­ной хода. В настоящее время их изготавливают централизованно с унифицированными присоединительными и габаритными размерами.

На рис. 26 приведена конструкция роликовой опоры, которая состоит из корпуса 1, роликов 2 и обойм 3. Крепление опор к привалочным плоскостям узлов осуществляется винтами 4. Для воз­врата роликов при их обкатке по корпусу 1 в верхней части конструкции предусмотрен зазор h между роликами и корпусом пере­мещающегося узла. Роликовые опоры применяют в паре с зака­ленными стальными направляющими, имеющими твердость не ме­нее HRC_э 60...61.

Рис. 26

Направляющие с роликовыми опорами, так же как и направ­ляющие скольжения, могут быть замкнутыми и незамкнутыми. При исполнении замкнутой конструкции (рис. 27) для уменьше­ния деформаций и обеспечения равномерности распределения дей­ствующих нагрузок, каждая роликовая опора 1- — 6 должна взаимо­действовать с противостоящей опорой. Для повышения статиче­ской и динамической жесткости и точности перемещений в опорах создается предварительный натяг с помощью клиньев 7 — 9 или мерных прокладок (рис. 27). Сопротивление движению при ис­пользовании узлов качения типа «танкеток» определяется силой Q, необходимой для перемещения опоры.

При этом учитывается трение качения, диаметр роликов. Величины Q и коэффициент, учитывающий трение качения, зависят от качества изготовления и монтажа опор. В нормальных условиях Q = 5...15 Н.

В ряде станков с ЧПУ, особенно крупногабаритных, применяют плоские и цилиндрические гидростатические направляющие, работающие в условиях жидкостного трения. Их достоинства: стабильность толщины масляного слоя, низкий коэф­фициент трения, плавность движения, высокая точность перемещений, пренебрежимо малый износ и нечувствительность к дефор­мации станины. Демпфирующие свойства этих направляющих определяются вязкостью применяемого масла. Гидростатические на­правляющие, могут быть замкнутого и незамкнутого типа. В замк­нутых гидростатических направляющих (рис. 28) нижняя опора 2 выполняется плавающей. Масло от насоса 1 подается под постоян­ным давлением через дроссели 3 в карманы верхних и нижних поверхностей. Из карманов масло вытекает наружу через зазоры в направляющих. Станки с гидростатическими направляющими снабжены устройствами сбора масла и его очистки,

Рис. 27 Рис. 28

В станках, где нагрузки относительно невелики, можно исполь­зовать аэростатические направляющие. В отличие от гидростатических направляющих в аэростатических вместо масля­ной подушки создается воздушная. Станки с аэростатическими на­правляющими снабжены устройствами очистки, охлаждения и сушки воздуха. К качеству изготовления аэростатических опор предъявляют высокие требования, так как от этого в значительной степени зависит устойчивость их работы. Зазор в направляющих должен быть минимальным — 10...15 мкм.