Силы, действующие на корпусные детали станков

При расчете и анализе работоспособности базовых узлов и их направляющих необходимо в первую очередь оценить силы, действующие на основные элементы станков. Для этого разрабатывают расчетную схему, которая должна дать возможность определить напряженное состояние станка. Определяют деформации с использованием приближенных формул. Расчетную схему станин выбирают обычно как для балок или рам. Силы, действующие на станину, определяются силами резания, весом узлов и обрабатываемых заготовок, инерционными нагрузками.

 

3 Материалы и требования, предъявляемые к корпусным деталям

Основными материалами базовых деталей, удовлетворяющими условиями стабильности, жесткости и виброустойчивости, являются чугун и низкоуглеродистая сталь. Значительно реже применяют бетон, да и то в качестве для оснований или станин.

Чугун наиболее распространенный материал для изготовления базовых деталей. Чаше применяют чугун СЧ15. он обладает хорошими литейными свойствами, мало коробится, но имеет сравнительно низкие механические свойства (модуль продольной упругости Е=80-150кН/мм²). Применяют для изготовления оснований большинства станков, салазок, столов, корпусов задних бабок и других деталей сложной конфигурации при недопустимости большого коробления и невозможности подвергнуть их старению.

Углеродистую сталь применяют при изготовлении сварных базовых деталей простой формы. Сварными базовые детали делают при мелкосерийном и единичном характере производства; их широко применяют в станках, работающих при ударных и очень больших нагрузках.

Бетон хорошо гасит вибрации, что увеличивает динамическую жескость станка. Кроме того, большая по сравнению с чугуном, тепловая инерция делает бетон менее чувствительным к колебаниям температуры. Для изготовления станин тяжелых станков иногда применяют железобетон. Обеспечивая такую же жесткость, как и чугунная станина, железобетон дает экономию металла примерно на 40-60%.

 

Контрольные вопросы

1. Базовые детали МРС.

2. Материалы, предъявляемые к корпусным деталям.

3. Требования, предъявляемые к корпусным деталям.

Список использованной литературы

1. Черпаков Б.И., Альперович Т.А. Металлорежущие станки: Учебное пособие. - М.: Изд. центр «Академия», 2006. – 560 с.

2. Металлорежущие станки и автоматы: Учебник для машиностроительных вузов./ Под ред. А.С. Проникова. - М.: Машиностроение, 1981. - 479 с.

3. Чернов Н.Н. Металлорежущие станки. - М.: Машиностроение, 1988. – 416 с.

 

Лекция № 7: Шпиндельные узлы станков. Конструкции и основные требования, предъявляемые к шпинделям станков. Особенности расчета и выбор подшипников скольжения и качения. Расчет шпиндельных узлов на прочность и жесткость

Цель: Ознакомление

План:

1. Шпиндельные узлы, конструкция и основные требования, предъявляемые к шпинделям станков.

2. Опоры шпинделей, основные требования, предъявляемые к опорам шпинделей, подшипники качения и скольжения.

3. Расчет шпиндельных узлов на прочность и жесткость.

 

1 Шпиндельные узлы, конструкция и основные требования, предъявляемые к шпинделям станков

Шпиндели МРС служат для передачи вращения обрабатываемой деталей или инструменту. Он является ответственной деталью станка, от точности вращения шпинделя зависит прочность обработки деталей. Материал шпинделя среднеуглеродистый конструкционный сталь 45 с последующим улучшением (закалка с высоким отпуском до твердости HRC=48-60). Также в зависимости от условий работы шпинделя применяются марки легированных сталей. В целях унификации и нормализации шпиндели станков общего назначения стандартизованы.

Основные требования к шпинделям МРС:

1. Точность вращения, определяемая радиальным и осевым биением переднего конца шпинделя;

2. Жесткость, характеризуемая величиной упругих деформаций шпинделя под действием сил, возникающих при обработке;

3. Вибростойчивость;

4. Износостойкость трущихся опорных поверхностей при опорах скольжения или при продольном перемещении шпинделя.

 

2 Опоры шпинделей, основные требования, предъявляемые к опорам шпинделей, подшипники качения и скольжения

Из всех имеющихся на станке подшипников наиболее ответственные – шпиндельные, особенно расположенные в передней опоре. К шпиндельным подшипникам предъявляются следующие основные требования:

1. Надежность при работе в широком диапазоне скоростей и нагрузок;

2. Необходимая точность вращения шпинделя (в пределах допусков на радиальное и осевое биение);

3. Достаточная жесткость системы, состоящей из шпинделя и его подшипников;

4. Вибростойчивость;

5. Возможность компенсирования износа регулированием;

6. Малогабаритность.

В станкостроении применяются в качестве передней опоры шпинделя как подшипники качения, так и подшипники скольжения. При выборе подшипников для шпинделей приходится учитывать сравнительные достоинства и недостатки тех и других подшипников.

Для точного вращения шпинделей в их опорах применяются подшипники качения повышенных классов точности. Основным средством повышения точности работы подшипников качения в опорах шпинделя служит предварительный натяг, устраняющий зазоры между кольцами и телами качения. Этим уменьшаются величины радиального и осевого биения и повышается жесткость шпиндельного узла.

Для повышения жесткости и уменьшения вибрации в опорах шпинделей применяют двухрядные роликоподшипники с шахматным расположением роликов. Шпиндельные подшипники качения применяют при значительных нагрузках на малых и средних скоростях в токарных, сверлильных, расточных и фрезерных станках.

Подшипники качения широко применяются в станках благодаря способности к длительной работе при перемене нагрузках и скоростях, малыми потерями на трение, удобству замены из-за их стандартности. Однако в подшипниках качения могут возникнуть среднее вибрации.

Подшипники скольжения чаще всего применяется в опорах быстроходных шлифовальных, токарных станков повышенной точности.