- •Ю.Н. Гондин, в.А. Колюнов, б.В. Устинов
- •Содержание
- •Опорный конспект лекций
- •1. Основные этапы конструирования станков
- •2. Определение основных технических характеристик станка
- •2.1. Определение предельных значений частот вращения шпинделя и предельных значений подач
- •Скорости резания, допускаемые станками и инструментом, в м/мин
- •Значения Rs и zs
- •2.2. Предварительное определение мощности электродвигателя
- •3. Разработка кинематической схемы
- •3.1. Выбор типа привода
- •3.2. Компоновка привода главного движения
- •3.3. Выбор типа последней передачи
- •Рекомендуемые значения окружных скоростей
- •3.4. Кинематические расчеты коробок скоростей
- •3.4.1. Множительные структуры коробок скоростей
- •Тогда передаточное отношение передач, согласно графику, будет
- •Ряды предпочтительных чисел коробок скоростей
- •Структуры коробок скоростей в зависимости от количества скоростей в приводе
- •3.4.2. Коробки скоростей с бесступенчатым регулированием
- •3.4.3. Коробки скоростей со сложенной структурой
- •Со сложенной структурой
- •3.4.4. Особые множительные структуры
- •Характеристиками передач
- •Частоты вращения вала электродвигателя при и
- •3.5. Особенности кинематического расчета коробок подач
- •И график частот вращения (б)
- •4. Компоновки станков
- •Консольного (I) и бесконсольного (II) фрезерных станков:
- •4.1. Структурный анализ базовых компоновок
- •Компоновке узлов токарного станка
- •Ограничивающих условий
- •4.2. Установление и фиксация взаимосвязи отправных позиций проекта общего вида станка
- •5. Шпиндельные узлы станков
- •5.1. Конструкции шпиндельных узлов на подшипниках качения
- •Основные типы концов шпинделей
- •Точность и быстроходность шпиндельных узлов на разных опорах
- •Границы применимости различных методов смазывания
- •Рекомендуемые для шпинделей марки стали и методы упрочнения
- •Коническом двухрядном в передней опоре
- •В передней опоре
- •Рекомендуемые классы точности подшипников качения для шпинделей станков
- •5.2. Конструкции шпиндельных узлов на подшипниках скольжения
- •Масляными клиньями
- •Рекомендуемые для шпинделей с опорами на подшипниках жидкостного трения марки стали и методы упрочнения
- •5.3. Алгоритм проектирования шпиндельного узла
- •Допустимые значения температуры нагрева наружного кольца подшипника качения в с
- •Выбор типа опор в зависимости от основных параметров шпиндельного узла
- •Приводные элементы шпиндельных узлов в зависимости от класса точности станка
- •6. Проектирование привода главного движения станка
- •С трехступенчатой коробкой скоростей
- •(С прямозубыми передачами)
- •6.1. Устройства для соединения вала двигателя с первым валом коробок скоростей
- •Материал шкивов
- •Геометрические параметры зубчатых ремней
- •Ширина ремня в зависимости от модуля
- •6.2. Передачи зацеплением
- •Характеристика зубчатых колес
- •6.3. Валы
- •Рекомендуемые для силовых зубчатых колес (цилиндрических и конических) марки стали и методы упрочнения
- •Требования к твердости валов и рекомендуемые марки стали и методы упрочнения
- •6.4. Специфика расчета передач коробок скоростей
- •На шпинделе от частоты вращения n
- •Здесь DиDсвыражены в метрах, аС1– в килограммах.
- •6.5. Механизмы переключения коробок скоростей
- •7. Базовые детали и направляющие
- •7.1. Конструктивные формы базовых деталей и материалы
- •7.2. Расчет базовых деталей
- •Значения коэффициентов k1 и k2 в зависимости от расположения перегородок в станине
- •7.3. Конструкция направляющих станков и их расчет
- •Конструктивные схемы направляющих
- •8. Фундаменты станков
- •Факторы, определяющие выбор способа установки станков, обеспечивающего их нормальную работоспособность
- •8.1. Рекомендации по установке станков нормальной точности на фундаменты
- •Высота фундаментов под металлорежущие станки нормальной точности массой до 30 т (сНиП II-б.7-70)
- •8.2. Расчеты фундаментов
- •Характеристики прочности и жесткости грунтов
- •9. Контроль знаний Контрольные вопросы
- •Задачи к экзаменационным билетам
- •Глоссарий
- •Список литературы
8. Фундаменты станков
Фундамент должен служить надежным основанием станка, обеспечивающим максимальное использование его возможностей по производительности и точности в течение заданного срока службы и исключающим влияние станка на работу соседнего оборудования. Для этого необходимо, чтобы фундамент при удобном размещении и прочном закреплении станка отвечал требованиям обеспечения жесткости и виброустойчивости станка и ограничения уровня колебаний, передаваемых от станка [5].
По условиям прочности почти всякий грунт может служить надежным естественным основанием фундамента, так как при размерах фундамента, выбираемых из условий размещения станка, давление на основание обычно не превышает 0,05 МПа. Прочность элементов конструкции фундамента при реальных размерах и конструктивных формах фундаментов станков также обычно обеспечивается с запасом.
Влияние установки на точность обработки и качество обработанной поверхности определяется уровнем относительных статических перемещений и колебаний инструмента и детали, разным при различных способах установки. У тяжелых станков при недостаточной жесткости фундамента оказываются значительными погрешности обработки, обусловленные деформациями системы станина – фундамент под действием веса перемещающихся узлов станка.
Влияние установки станков на производительность проявляется в том, что при более жесткой установке возможна обработка на более высоких режимах и выше устойчивость при резании.
Влияние установки на долговечность станков определяется повышенным темпом износа в связи с нарушением правильного контакта в направляющих и ростом колебаний, а также «разбалтыванием» резьбовых соединений при интенсивных колебаниях.
Если влияние установки на точность обработки и производительность проявляется достаточно четко и во многих случаях является определяющим при выборе способа установки, то изменение эксплуатационных качеств станка во времени протекает постепенно, и влияние установки на долговечность часто недооценивается.
Выбор способа установки определяют следующие особенности станков:
1. Высокие требования к точности и качеству поверхностей деталей, обрабатываемых на станках, что обусловливает значительно более жесткие, чем для других машин, требования к точности взаимного расположения и перемещения узлов станка и значительно более низкий уровень допустимых величин упругих перемещений и амплитуд колебаний.
2. Разнообразие действующих в станках нагрузок (по характеру, месту приложения, величине, спектральному составу и т.п.), оказывающих различное влияние на работоспособность станка при разных способах установки. При выборе способа установки станка необходимо учитывать действие статических нагрузок – веса узлов станка и сил резания, и динамических нагрузок – сил инерции, переменных составляющих силы резания, сил, возникающих в работающем приводе при ударах в зазорах и т.п. К статическим нагрузкам, действующим извне станка, могут быть отнесены осадки оснований, приводящие к деформациям элементов несущей системы, а к динамическим нагрузкам – колебания оснований. Станок является автоколебательной системой, и параметры его установки в ряде случаев могут определять область устойчивой работы станка.
3. В практике фундаментостроения различают машины, не чувствительные к колебаниям, приходящим извне, и не являющиеся источниками колебаний; машины, требующие защиты от колебаний, приходящих извне, и машины с динамическими нагрузками, являющиеся источниками колебаний. Значительная часть станков, например шлифовальные, являясь источниками колебаний основания, в то же время требуют защиты от колебаний, приходящих к станку.
Требования к установке, при выполнении которых обеспечивается нормальная работоспособность станков, зависят от класса точности, размеров и конструктивных особенностей станка.
В станках нормальной точности уровень колебаний от возмущений, действующих в приводе, или от сил резания, как правило, значительно выше уровня колебаний от внешних источников – колебаний оснований. Жесткость закрепления станков на фундаменте оказывает существенное влияние на устойчивость при резании. Таким образом, основными требованиями, предъявляемыми к установке станков нормальной точности, являются: а) ограничение упругих перемещений станин (преимущественно тяжелых станков) под действием сил резания, веса перемещающихся узлов и осадок фундамента; б) ограничение уровня колебаний, вызываемых возмущениями, действующими в станке; в) обеспечение устойчивости при резании в заданном диапазоне режимов резания.
На основании анализа влияния установки на работоспособность станков разных типов можно выделить факторы, которые в первую очередь необходимо учитывать при назначении способа установки этих станков (табл. 8.1). Установка станка должна обеспечить не только нормальную (паспортную) его работоспособность в течение заданного срока службы, но и выполнение требований техники безопасности. Выбранный способ установки должен быть наиболее экономичным. В связи с этим на выбор способа установки станков влияют технологические особенности производства. Массовое производство характеризуется постоянным совершенствованием технологического процесса, что вызывает частую смену и перестановку станков в цехе. Особенно часты перестановки оборудования на предприятиях, занятых выпуском новой техники, при смене объектов.
Для основных цехов массового производства типична специализация оборудования по изделиям и операциям, когда даже универсальные станки работают с заданными режимами и используются только на предварительных или только на чистовых операциях. В этих условиях, очевидно, должны использоваться наименее трудоемкие способы крепления станков, например, с помощью болтов, устанавливаемых в скважины на готовых фундаментах, а там, где это возможно, следует ставить станки без крепления болтами.
Таблица 8.1