2.4.3. Направляющие

Регулирование зазоров или создание натягов в направляющих необходимо для обеспечения точного и плавного перемещения исполнительных органов оборудования. Это необходимо еще и потому, что взаимная прогонка сопряженных поверхностей с той точностью, какая требуется для направляющих, экономически и технологически не всегда целесообразны. Кроме того, вследствие износа трущихся поверхностей зазоры в направляющих постепенно увеличиваются.

Направляющие скольжения (смешанного трения) могут быть прямоугольной (плоской), призматической (треугольной), трапецеидальной (типа «ласточкин хвост»), круглой и многогранной формы поперечного сечения.

Регулирование зазоров в общем случае показано на рис. 2.16. Зазор в стыках горизонтальных плоскостей (зазор в вертикальной плоскости), воспринимающих вертикальную нагрузку Р, регулируется планками или клиньями 1, 2, а в стыках вертикальных плоскостей (зазор в горизонтальной плоскости), воспринимающих горизонтальную нагрузку Q1 и Q2 - планкой или клином 3.

Рис. 2.16. Общий случай регулирования зазоров в направляющих

скольжения:

1 и 2 – планки; 3 - клин

В прямоугольных направляющих (рис. 2.17 а) используются прижимные планки 1 и 2, прикрепляемые к перемещающемуся узлу винтами. Для исключения шабрения после износа горизонтальных поверхностей иногда применяются тонкие слоистые прокладки 5 (рис. 2.17 б). Для регулирования зазора в горизонтальной плоскости служит регулировочная планка 4 постоянной толщины. По мере износа планка поджимается несколькими винтами 3, равномерно расположенными по длине подвижной направляющей.

Пришабривание планок 1 и 2 и регулирование планки 4 винтами 3 являются трудоемкими операциями. Кроме того, регулировочная планка 4 не обеспечивает получение высокой жесткости при повороте направляющих в горизонтальной плоскости, а давление должно восприниматься непосредственно соприкасающимися гранями направляющих, т.е. в направлении стрелки (рис. 2.17 а).

Рис. 2.17. Регулирование зазоров в прямоугольных направляющих:

1 и 2 – планки; 3 – винт; 4 планка; 5 – прокладка

При установке клина необходимо обеспечить возможность его перемещения в обоих направлениях, для чего применяются винты различных конструкций (рис. 2.18).

Поэтому при небольшой длине подвижных направляющих вместо регулировочной планки можно использовать регулировочный клин (рис. 2.18). Клинья имеют уклон в пределах от 1:40 до 1:100. Причем, чем длиннее клин, тем меньше делается его уклон. Перемещением клина в осевом направлении обеспечивается тонкая регулировка зазора, вместе с тем значительно повышается жесткость направляющих, и они могут воспринимать нагрузку в горизонтальной плоскости в обоих направлениях. При большой длине подвижных направляющих регулировочные клинья могут быть установлены на двух противоположных концах направляющих.

Рис. 2.18. Схемы конструкций для перемещения регулировочных клиньев:

1 - подвижный узел; 2 - проставочная втулка; 3 - клин; 4 - винт;

5 - уплотнение; 6 - гайка

В призматических и комбинированных направляющих (при сочетании призматических и плоских) направляющих зазор в горизонтальной плоскости выбирается автоматически под действием веса подвижного узла, и регулировочные планки или клинья 4 (рис. 2.17 а) не требуются.

Регулирование зазоров в направляющих типа «ласточкин хвост» в основном осуществляется с помощью регулировочных клиньев (рис. 2.19).

Рис. 2.19. Регулирование зазоров в направляющих типа «ласточкин хвост»

Возможно использование регулировочных планок 3 трапецеидальной в поперечном сечении формы (рис. 2.20). В этом случае регулирование зазоров осуществляется винтами 1, а крепление регулировочной планки 3 - винтами (болтами) 2 (рис. 2.20 а, б). Величина зазора может устанавливаться с помощью прокладок 4 (рис. 2.20 в) или регулироваться усилием затяжки винта 2 (рис. 2.20 г).

Направляющие круглой формы (цилиндрические направляющие) применяются в станках значительно реже, чем рассмотренные выше. Зазор в них регулируется подшабриванием или сошлифовыванием поверхностей стыков 1 (рис. 2.21 а), посредством зажимных и распорных винтов 2 (рис. 2.21 б) или перемещением в осевом направлении вкладышей 3 с конической наружной поверхностью, имеющих несколько продольных надрезов 4 и одну продольную прорезь 5 (рис. 2.21 в).

Рис. 2.20. Регулирование зазоров в направляющих типа «ласточкин хвост»

с помощью планок:

1 и 2 – винты; 3 – клин; 4 – прокладка

Рис. 2.21. Регулирование зазоров в цилиндрических направляющих:

а – шлифовкой стыков; б – винтами; в – вкладышами;

1 – место стыковки; 2 – винты; 3 – вкладыш; 4 – пазы во вкладышах;

5 – продольная прорезь во вкладыше

Регулирование зазора в направляющих скольжения осуществляется исходя из того, что его величина не должна быть больше 0,03 мм (щуп должен «закусывать» на длине, не большей 20 мм).

Направляющие качения используются в точных станках и особенно широко - в станках с ЧПУ. В качестве тел качения используются шарики, ролики и реже - иглы. Создание предварительного натяга в направляющих качения устраняет вредное влияние зазоров и обеспечивает повышение жесткости направляющих в 2 - 3 раза. Максимальная величина натяга для роликовых направляющих не должна превышать 10 - 15 мкм, шариковых 7 - 10 мкм. Рекомендуемая величина натяга обычно составляет 5 - 6 мкм.

В незамкнутых направляющих, используемых при небольшой длине хода подвижных узлов, предварительный натяг может создаваться следующими способами:

а) под действием веса узла и внешней нагрузки в вертикальной плоскости для горизонтальных направляющих. Недостаток этого способа - невозможность выбора оптимальной величины предварительного натяга и его регулирования;

б) замыканием размерной цепи при сборке направляющих (рис. 2.22 а). Величина натяга в этом случае определяется по соотношению

δ = А2 - А1 - 2d . (2.2)

Недостаток этого способа связан с необходимостью с большой точностью выдерживать размеры А1 и А2, а также с невозможностью регулирования величины натяга;

а б

Рис. 2.22. Способы создания натяга в незамкнутых направляющих качения

(натяг обеспечивается: а – размерами деталей;

б – перемещением элементов направляющих качения)

в) универсальным способом создания натяга является применение регулирующих устройств или пружин (рис. 2.22 б). При этом желательно, чтобы во избежание снижения жесткости на эти устройства не действовала основная нагрузка. В качестве регулирующих устройств могут быть использованы такие же планки и клинья, как и в направляющих скольжения, или оси, положение которых регулируется изменением эксцентриситета.

Примеры применения различных устройств приведены на рис. 2.23. Регулировочная планка 1 перемещается в горизонтальной плоскости с помощью винтов 2 и крепится после создания требуемого натяга винтами 3 (рис. 2.23 а). При использовании клиньев регулировочный клин 1 (рис. 2.23 б) выполнен в виде червячной рейки, которая перемещается в осевом направлении при вращении червяка 2 и крепится после создания натяга винтами 3. В последнем случае натяг создается поворотом эксцентричной оси 2, фиксируемой винтом 1 (рис. 2.23 в).

Рис. 2.23. Устройства для регулирования натяга в незамкнутых

направляющих качения:

1 – регулировочная планка; 2 – винт регулировочный; 3 – винт крепежный

В случае применения комбинированных направляющих качения и скольжения зазор в вертикальной плоскости может выбираться прижимными планками 1, 2 (рис. 2.24).

Рис. 2.24. Регулирование зазора в комбинированных направляющих:

1 и 2 - прижимные планки для выбора зазора по вертикали

В замкнутых направляющих качения, используемых при большой длине хода подвижных узлов, предварительный натяг создается двумя способами:

а) замыканием размерной цепи аналогично рассмотренному выше;

б) с помощью регулировочных устройств, основные типы которых приведены на рис. 2.25.

Рис. 2.25. Устройства для регулирования предварительного натяга

в замкнутых направляющих качения: а - пружинами и винтами;

б - пружинами; в - одним клином; г - двумя встречно расположенными клиньями; д - подвижной планкой и винтами; е - шаровой опорой