Шлифовально-заточного станка с ЧПУ в условиях

КАФЕДРЫ «МСиИ»

Кафедре был предоставлен грант на проектирование и изготовление опытного образца шлифовально-заточного станка с ЧПУ. Одной из важнейших задач являлось проектирование несущей системы, поскольку она обеспечивает точность будущей сборки, а значит станина станка должна быть не только точной, но и жесткой, иметь высокий коэффициент поглощения вибраций, и низкий – теплового расширения. В связи с этим нашему коллективу была поставлена цель: определить наилучший материал для изготовления станины с точки зрения не только практичности, но и экономичности.

Выяснилось, что изготовление станин преимущественно выполняется из чугуна, реже из гранита, железобетона и полимербетона. Нами был подробно проанализирован каждый вариант.

Достоинствами чугунных станин является сравнительно хорошая обрабатываемость, коэффициент виброгашения, отсутствие проблем с коррозией, а так же стабильности свойств во времени. Из недостатков можно отметить невозможность изготовления и последующей обработки крупногабаритной отливки в условиях лаборатории кафедры.

Гранитные станины, относительно чугунных имеют ряд недостатков: низкий коэффициент виброгашения, высокая себестоимость и проблемы с установкой закладных элементов.

Полимербетонные конструкции легко изготавливать и армировать из-за хорошей текучести. Однако сам процесс изготовления отливки является экзотермическим с использованием вакуумных технологий при строгом соблюдении рецептуры и температуры. Так же из недостатков отмечена высокая стоимость полимерных смол, необходимых для изготовления и большая масса заготовки, создающая проблемы при эксплуатации и транспортировки. При этом полимербетон имеет лучший коэффициент поглощения вибраций.

Наряду с этим железобетон не вызывает проблем при изготовлении в условиях лаборатории кафедры. Коэффициент поглощения вибраций уступает полимербетонным конструкциям, но при этом он на порядок экономичнее и экологичнее, сохраняет стабильность при высоких температурах, так же хорошо армируется и обладает высокими механическими свойствами. Недостатками бетона являются: плохая удобоукладываемость, при высоком водоцементном соотношении, низкая прочность на растяжение, нестабильность свойств во времени и проблемы с коррозией. Эти недостатки частично можно минимизировать за счет состава, правильного армирования, а также технологии заливки.

Сравнение вариантов показало, что с технико-экономической точки зрения для нашего случая наилучший вариант это железобетонная конструкция, при условии решения проблемы качественной заливки.

В итоге была разработана конструкторская документация на станину, включая всю ее несущую систему, а так же арматуру и опалубку.

Станина отливалась в несъемной стальной опалубке – это решило проблемы хрупкости бетона и защищает края от сколов при транспортировки и эксплуатации. В опалубке была установлена арматура, закладные элементы с анкерами для повышения прочности будущей конструкции.

Состав смеси, пропорции и способ приготовления были взяты по рекомендациям с добавлением суперпластификатора, улучшающего удобоукладываемость и повышающего прочность бетона на 25%. Песок и гранитный отсев были тщательно промыты и высушены.

Бетон заливался в опалубку сразу после приготовления. С целью повышения плотности, исключения пустот отливка подвергалась вибрационному воздействию.

Результаты бетонирования можно оценить положительно. Поверхности заготовки имеют малую шероховатость, минимальную пористость, отсутствуют видимые дефекты. Закладные элементы после бетонирования сместились на величины не более 0,2 мм.

Для обеспечения гигроскопичности и получения декоративных свойств, после окончательного набора прочности, (через 28 дней) станина была покрашена специальной алкидной краской глубокого проникновения. Результаты работы показаны на рис. 1.

Рис. 1. Готовая бетонная станина к монтажу деталей и узлов станка

Таким образом, применение железобетонных станин в станках является практичным и по сей день, а использование специальных материалов и технологий делает ее конкурентоспособной, в сравнении с остальными вариантами.

Материал поступил в редколлегию 27.04.2017

УДК 621.86

А.И. Рыжиченко

Научный руководитель: доцент кафедры «Автоматизированные технологические системы», к.т.н., В.П. Матлахов

[email protected]