Станина станка — назначение, ремонт и другое.

Станина станков по обработке металла и дерева

У самого маленького настольного станка и огромного прокатного стана есть общая деталь — это станина. На нее крепятся все его подвижные и неподвижные узлы и детали. Станины изготавливают из прочных сплавов, ведь они выдерживать не только вес танка, но и усилия, возникающие в процессе его работы. Со временем станины изнашиваются, для продления жизни станка их подвергают обновляющему ремонту.

Что такое станина

Станина — это основа конструкции станка. На нее крепятся все остальные подвижные и неподвижные детали и узлы. Через нее механизм опирается на фундамент. Станина воспринимает на себя все усилия, возникающие при воздействии инструмента на заготовку. От определенных точек на станине, выбранных началом координат, отсчитываются перемещения движущихся частей станка. В нее входят такие компоненты, как:

• корпусные элементы;
• поперечные, продольные и вертикальные крепления и ребра жесткости;
• направляющие.

Станина – наиболее долгоживущая часть станка, рассчитанная на все время его эксплуатации. Двигатели, привода и рабочие органы могут много кратно заменяться по мере износа, направляющие лишь подвергается периодическому ремонту. Направляющие служат для продольного, поперечного или вертикального перемещения подвижных узлов механизма.

Направляющие бывают двух видов:

• незамкнуты, применяемые при обработке деталей большой и средней массы и небольших опрокидывающих моментах;
• замкнутые, используются при средних массах деталей и значительных опрокидывающих моментах.

Подвижные узлы могут перемещаться, скользя по направляющим, либо использовать роликовые или шариковые опоры.

Кроме передачи, распределения и компенсации усилий, станина также должна быть способной гасить колебания различной частоты, возбуждающиеся в механизме во время его работы.

Разновидности станин

Станина – это по форме поперечного сечения разная конструкция с:

• кольцевым типом профиля;
• коробчатым профилем;
• коробчатым профилем и ребрами жесткости продольного типа;
• профилем коробчатого типа и ребром жесткости, расположенным по диагонали;
• открытым типом профиля;
• открытым профилем и стенками двойными.

В продольном направлении станина – это основание с:

• квадратными окнами;
• окнами и ребром жесткости по диагонали в одном направлении;
• ребрами жесткости в обоих направлениях (по типу буквы Х);
• цельнолитым исполнением корпуса.

Виды станин станков

Различают два основных вида изделия:

• горизонтальные опоры;
• вертикальные стойки.

Для горизонтальных их форма и сечение выбираются исходя из следующих факторов:

• оптимальное размещение узлов и деталей;
• автоматизированное или ручное удаление стружки и других отходов производства;
• минимальные помехи для подведения передач и коммуникаций к двигателям, приводам, рабочим органам;
• отведение охлаждающей жидкости и стружки;
• обеспечение расчетных показателей прочности, жесткости, вибропоглощения и шумоподавления;

При проектировании вертикальных стоек максимальное внимание уделяют их жесткости. Для этого выбирают наилучшую форму сечения, комбинируя полые объемы со сплошным литьем, вводя дополнительные стенки, перегородки и ребра жесткости.

При проектировании люков и ревизий, через которые осуществляется диагностика и техническое обслуживание механизмов, приходится достигать компромисса между удобством сервисных работ и требованиями сохранения жесткости.

При выборе сечения станин для фрезерного станка предпочтения отдают трапециевидным формам, наилучшим образом передающим и распределяющим как весовые, так и рабочие нагрузки от деталей и узлов крупных и тяжелых механизмов.

Для станин более легких станков становятся доступны и прямоугольные, и даже треугольные сечения.

Станины также разделяются на монолитные и сборные, состоящие из нескольких отдельно отливаемых и обрабатываемых деталей, которые соединяются в единое целое разъемными либо неразъемными соединениями.

Технические требования к станинам

Технические требования формируются с целью достижения соответствия фактических эксплуатационных качеств станка и проектных требований. Требуется также обеспечить баланс между показателями производительности и себестоимостью изготовления изделия.

Отдельный важный раздел технических требований- это требования к материалам, из которых должна быть изготовлена одна из самых важных деталей станка. Регламентируются:

• марка сплава;
• физико-механические и химические свойства;
• однородность структуры, прочность и упругость как в общем, как и отдельно в наиболее важных и нагруженных местах;
• твердость материала направляющих.

Еще один раздел требований — геометрия конструкции. От точности соблюдения размеров, особенно направляющих, зависит точность работы всего станка. Они служат для перемещения рабочих органов, непосредственно обрабатывающих изготовляемое изделие. Не менее важно соблюдение точности изготовления рабочих столов, разметочных плит и других видов оснастки для размещения, закрепления и перемещения заготовок.

Станина станка является точкой (или точками) отсчета координат при разметке и обработке изделия.

Геометрическими требованиями регламентируются как сами размеры, так и их предельные отклонения, параллельности поверхностей, предельно допустимые показатели изогнутости направляющих, углы уклона и радиусы сопряжения.

Немаловажный раздел требований относится к вибропоглощению и шумоизоляции. В нем описываются предельно допустимые показатели по механическим колебаниям конструкций станка на различных частотах, уровни передаваемых на фундамент вибраций. Для шумопоглощения используются специальные покрытия, наносимые как на наружные, так и на внутренние поверхности корпуса и ребер.

Станины и направляющие

Станина является основанием станка, от прочности, жёсткости и износостойкости которой зависит качество его работы. Станина должна обеспечивать правильное взаимное расположение узлов и частей станка на его базирующих поверхностях. Последние несут на себе неподвижные и подвижные узлы. Поверхности, несущие подвижные части станка, назы­ваются направляющими.

В зависимости от положения оси шпинделя станка и направления перемещения подвижных частей станины делятся на горизонтальные (станины )и вертикальные ( стойки).

Рисунок 1 – Сечение горизонтальных (а) и вертикальных (б) станин

Станины большинства станков получают литьем из серого чугуна различных марок (СЧ-32; СЧ-21; СЧ-15). Получает распространение также модифицированный чугун МСЧ-36 и МСЧ-26, более износостойкий, допускающий меньший отбел, что даёт возможность отливать детали с наибольшей толщиной стенок 5-7 мм. Применяют также сварные стальные конструкции станин (в единичном производстве). При равной жесткости с чугунными литыми станинами они имеют меньший вес (до 2 раз), большую износостойкость. Сварные станины дешевле литых. Для сварных станин применяют стали марок Ст 3, Ст 4. Для снятия внутренних напряжений станины перед механической обработкой подвергаются естественному или искусственному старению.

Направляющие являются наиболее ответственной частью станины и служат для обеспечения прямолинейного или кругового перемещения под­вижных элементов станка. Различают направляющие скольжения и каче­ния.

Рисунок 2 – Направляющие качения

Они делятся на охватываемые и охватывающие.

Рисунок 3 – Основные формы поперечных сечений направляющих скольжения:

а- прямоугольная; б – призматическая; в- в форме ласточкина хвоста; г – круглая

Охватываемые нап­равляющие имеют выпуклый профиль, на котором плохо удерживается смазка, но они просты в изготовлении и на них не задерживается стружка. Поэтому их применяют для перемещения со скоростью подачи суппортов, столов, бабок в токарных, фрезерных, сверлильных и других станках. Охватывающие направляющие имеют вогнутый профиль, который хорошо удерживает смазку, но требуют хорошей и надежной защиты от попадания стружки и загрязнений. Их применяют при высоких скоростях скольжения в шлифовальных, карусельных, продольно-строгальных и других станках.

По профилю направляющие делятся на прямоугольные, приз­матические, типа «ласточкин хвост» и круглые. В станках часто ис­пользуют комбинированные направляющие.

Все большее распространение находят направляющие качения в средних и легких станках с ЧПУ, в координатно-расточных станках, в шлифовальных, копировальных и др. Основным преимуществом направляю­щих является малая сила сопротивления движению, в 15-20 раз меньше, чем в направляющих скольжения, отсутствие скачков при скоростях дви­жения менее 12 мм/мин, высокая точность установочных перемещений, беззазорность и долговечность. Однако при изготовлении они требуют значительных затрат, качественной и точной обработки рабочих поверхностей и надёжной их защиты.

Наибольшее распространение получили закаленные направляющие из цементируемой стали 20Х и хромистых шарикоподшипниковых сталей ШХ9, ШХ15, ШХ15СГ, с твердостью 60-62 HRC и из чугуна СЧ21 с твердостью 200-250 НВ.

Направляющие, у которых к сопряженным поверхностям в специаль­ной проточке подается масло или воздух под давлением с целью созда­ния постоянного масляного или воздушного слоя по площади контакта, называют гидро- или аэростатическими направляющими.

Гидростатические направляющие преимущественно применяют в тяже­лых станках. Для улучшения качества металлорежущих станков необходимы элементы, имеющие высокую жесткость и нагрузочную способность, высо­кий КПД, минимальный износ при отсутствии зазоров, высокую плавность перемещений и точность позиционирования, а также способность дли­тельного сохранения первоначальной точности. Перечисленным требова­ниям в наибольшей степени отвечают направляющие передачи с гидроста­тической смазкой, т.е. гидростатические направляющие. Гидростатические направляющие создают масляную подушку по всей площади контакта направляющих.

Разделения трудящихся поверхностей в аэростатических направляю­щих добиваются подачей в карманы воздуха под давлением. В результате между сопряженными поверхностями направляющих образуется воздушная подушка. По конструкции аэростатические направляющие напоминают гид­ростатические.

Недостатки аэростатических опор и направляющих по сравнению с гидростатическими заключаются в малой нагрузочной способности, невы­соком демпфировании колебаний, так как вязкость воздуха на четыре порядка меньше вязкости масла, а также в низких динамических харак­теристиках, склонности к отказам из-за засорения магистрали и рабо­чего зазора.

Преимущества аэростатических направляющих состоит в том, что они при движении обеспечивают низкий коэффициент трения, а при отклю­чении подачи воздуха очень быстро создаётся контакт поверхностей с большим трением, обеспечивающий достаточную жесткость фиксации узла станка в заданной позиции. Отпадает необходимость в фиксирующих уст­ройствах, в которых нуждаются гидростатические направляющие.

В аэростатических направляющих воздух подводят под избыточным давлением 0,2 – 0,4 МПа. Аэростатические направляющие используют в прецизионных станках, в которых малы силы резания и необходимо точное позиционирование.

Шпиндельные узлы

Шпиндель — вал металлорежущего станка, передающий вращение ре­жущему инструменту, закрепленному в нем или обрабатываемой заготов­ке. Средненагруженные шпиндели изготавливают обычно из стали 45 с улучшением (закалка и высокий отпуск); при повышенных силовых наг­рузках применяют сталь 45 с низким отпуском. Для шпинделей, требую­щих высокой поверхностной твердости и вязкой сердцевины, применяют сталь 45 с закалкой ТВЧ и низким отпуском.

Конструктивная форма шпинделей зависит от способа установки на нем зажимных приспособлений, для крепления режущего инструмента или обрабатываемой заготовки, посадок элементов привода и сквозным от­верстием для прохода прутка. Передние концы шпинделей станков общего назначения стандартизированы.

Рисунок 4 — Устройство передней опоры шпинделя токарного станка.

1,2 – гайка; 3 – устройство предварительного натяга упорных подшипников; 4- упорный подшипник; 4 – упорный подшипник; 5 – втулка; 6 – внутреннее кольцо подшипника; 7 – лабиринтные уплотнения; 8 – шпиндель.

В качестве опор шпинделей станков применяют подшипники качения и скольжения. Шпиндельные узлы должны обладать высоким качеством. Поэтому подшипники качения, используемые в опорах шпинделей, должны быть высоких классов точности. Выбор класса точности подшипника оп­ределяется допуском на биение исполнительных поверхностей шпинделя (коническое отверстие и базирующие поверхности для установки патро­нов, для крепления инструмента и заготовок), который зависит от тре­буемой точности обработки. Обычно в передней опоре используют более точные подшипники, чем в задней.

Подшипники скольжения, применяемые в качестве опор шпинделей, бывают нерегулируемые (применяют их редко), с радиальным, осевым ре­гулированием зазора, гидростатические (в них предусматривают подвод масла под давлением в несколько карманов, из которых оно вытесняется через зазор между шейкой шпинделя и подшипником), гидродинамические и с газовой смазкой.

В прецизионных станках используют гидростатические подшипники, которые создают высокую точность вращения шпинделя. Их несущая спо­собность, жесткость и точность зависят от величины зазоров, давления, схемы опоры.

Гидростатические подшипники стабилизируют режим трения со сма­зочным материалом при самых малых скоростях вращения.

4 Типовые механизмы станков (опережающее задание)

Механизмы прямолинейного движения

Механизмы, применяемые для преобразования вращательного движе­ния в поступательное, можно разделить на две группы.

Механизмы первой группы обеспечивают прямой и обратный ход за один оборот ведущего звена. К ним относят кривошипно — шатунные, ку­лисные, кулачковые

и др. В механизмах второй группы к которым отно­сят
реечные зубчатые передачи, передачу винт-гайка,
изменение нап­равления движения достигается изменением направления вращения веду­щего звена.

Кривошипно-шатунные и кулисные механизмы

применяют в цепях главного движения быстроходных станков с небольшим ходом инструмен­та. Настройку хода инструмента в этих механизмах производят измене­нием радиуса кривошипа R, а зоны работы изменением длины l шатуна или положением инструмента относительно ползуна.

Рисунок 5- Кривошипно-шатунный (а) и кривошипно-кулисный(б) механизм

Кулачковые механизмы

, преобразующие вращательное движение в прямолинейное поступательное (непрерывное и прерывистое) применяют главным образом в механизмах подач станков автоматов и полуавтома­тов.

Рисунок 6 – Кулачковые механизмы

Прерывистые движения могут быть выполнены с различными периода­ми остановки, однократного или многократного действия за один цикл. Ведущим звеном кулачкового механизма обычно является дековый или ци­линдрический кулачок, который в большинстве случаев совершает непре­рывное вращение. Ведомое звено, называемое толкателем, совершает возвратно-поступательное или качательное движение и имеет с кулачком силовое или геометрическое замыкание. Силовое замыкание осуществля­ется собственным весом звеньев механизма, груза или силой пружины, геометрическое замыкание — двумя поверхностями кулачка, охватывающи­ми ролик толкателя или двумя роликами, охватывающими кулачок.

Реечные зубчатые передачи

обеспечивают значительные перемещения ведомого звена на один оборот ведущего звена и высокий коэффициент полезного действия (КПД). По конструктивному исполнению они бывают зубчато-реечными и червячно-реечными (червяк и червячная рейка, чер­вяк и зубчатая рейка).

Зубчато-реечную передачу

широко применяют в приводах подач то­карных, сверлильных, расточных, продольно-строгальных, протяжных и др. станках.

Червячно-реечные

передачи — самотормозящие передачи, передающие движение только от червяка к рейке и обладающие большей жёсткостью и плавностью в работе, чем зубчатое колесо и рейка, бла­годаря тому, что в зацеплении с червяком находится одновременно нес­колько зубьев рейки. Расположение червяка под углом к рейке позволя­ет иметь вынесенный за размеры стола привод, что упрощает компоновку станка.

Передача винт-гайка

обладает самоторможением, высокой точностью и плавностью движения ведомого звена при больших и малых перемещени­ях. В станках они применяются трёх типов: скольжения, качения и гид­ростатические. Передачи винт-гайка скольжения просты по конструкции и технологичны в изготовлении, имеют малые потери на трение, высокий КПД. Они имеют, как правило, резьбу трапецеидального профиля с углом 300 , что допускает применение разъёмных гаек. В высокоточных резбонарезных станках применяют передачи с прямоугольным профилем резьбы или трапецеидальным с уменьшенным углом профиля (10 – 150). В ка­честве опор ходовых винтов чаще применяют подшипники скольжения в виде втулок из бронзы или антифрикционного чугуна, т.к. они имеют малые размеры, просты по конструкции и обеспечивают необходимую точ­ность положения винта. Для восприятия осевых нагрузок применяют упорные подшипники повышенной точности или подпятники скольжения.

Рисунок 7 – Механизмы преобразования вращательного движения в поступательное.

а – реечная передача; б- червячно-реечная передача; в – гидростатическая передача червяк-рейка; г,д – винтовая пара скольжения; е – шариковая винтовая передача;

1 – червяк; 2 – гидрораспределитель; 3- рейка; 4,5 – насосы;6 – суппорт; 7 – контргайки; 8,10 – гайки; 9 – корпус; 11 – ходовой винт; 12 – тела качения; 13 – канал возврата; М – электродвигатель

Для перемещения узлов тяжёлых станков применяют гидростатичес­кие передачи винт-гайка. Между витками создаётся масляный слой. Этим снижается изнашивание пары, повышается КПД передачи до 0,98 -0,99. Жёсткость масляного слоя при определённых условиях может пре­вышать контактную жёсткость обычной передачи более чем в 5 раз. Гид­ростатическая передача винт-гайка является беззазорной, т.к. давле­ние осуществляется с обеих сторон витков, что обеспечивает высокую равномерность и плавность движения.

Механизмы прерывистого движения

Для преобразования вращательного движения и качательного в пре­рывистое (периодическое) применяют храповые, мальтийские, кулачко­вые и другие механизмы.

Храповые механизмы

могут быть с наружным и внутренним зацепле­нием. В механизме с наружным зацеплением собачка получает качательное движение. При прямом ходе собачка через зубья храпового колеса поворачивает его на некоторый угол. При обратном ходе собачка прос­кальзывает по зубьям храпового колеса не вращая его. Качательное движение собачки храпового механизма чаще осуществляют с помощью кривошипно-шатунного механизма.

Мальтийские

механизмы чаще всего применяют для периодического поворота на постоянный угол револьверных головок, шпиндельных блоков, столов многошпиндельных автоматов и т.д.

Мальтийские механизмы бывают правильные и неправильные. У пра­вильных механизмов крест имеет пазы с равномерным шагом; у непра­вильных углы между смежными пазами креста различные. В станках при­меняют, как правило, правильные мальтийские механизмы с внешним за­цеплением и радиальными пазами.

В мальтийском механизме при вращении кривошипа цевка или ролик его заходит в паз креста и за каждый оборот поворачивает его на 1/z часть (z — число пазов), т.е. передаточное отношение мальтийского механизма i = 1/z.

Для того, чтобы в начале поворота креста, когда цевка входит в зацепление не было жёсткого удара, начальная угловая скорость креста должна быть равна нулю. Иначе необходимо, чтобы цевка входила в паз креста в радиальном направлении.

Рисунок 8 – Храповые механизмы с несимметричным (а), симметричным (б) профилем зуба и плоский мальтийский механизм.

1- храповое колесо; 2 – собачка; 3 – рычаг; 4 – кривошипно-шатунный механизм; 5 – кривошипный диск; 6 – палец; 7 – винт; 8 – штифт; 9 – щиток; 10- мальтийский крест; 11 – ролик; 12 – кривошип; α – угол, определяющий положение пазов мальтийского креста; β – угол между осями кривошипа и мальтийского креста

Станина является основанием станка, от прочности, жёсткости и износостойкости которой зависит качество его работы. Станина должна обеспечивать правильное взаимное расположение узлов и частей станка на его базирующих поверхностях. Последние несут на себе неподвижные и подвижные узлы. Поверхности, несущие подвижные части станка, назы­ваются направляющими.

В зависимости от положения оси шпинделя станка и направления перемещения подвижных частей станины делятся на горизонтальные (станины )и вертикальные ( стойки).

Рисунок 1 – Сечение горизонтальных (а) и вертикальных (б) станин

Станины большинства станков получают литьем из серого чугуна различных марок (СЧ-32; СЧ-21; СЧ-15). Получает распространение также модифицированный чугун МСЧ-36 и МСЧ-26, более износостойкий, допускающий меньший отбел, что даёт возможность отливать детали с наибольшей толщиной стенок 5-7 мм. Применяют также сварные стальные конструкции станин (в единичном производстве). При равной жесткости с чугунными литыми станинами они имеют меньший вес (до 2 раз), большую износостойкость. Сварные станины дешевле литых. Для сварных станин применяют стали марок Ст 3, Ст 4. Для снятия внутренних напряжений станины перед механической обработкой подвергаются естественному или искусственному старению.

Направляющие являются наиболее ответственной частью станины и служат для обеспечения прямолинейного или кругового перемещения под­вижных элементов станка. Различают направляющие скольжения и каче­ния.

Рисунок 2 – Направляющие качения

Они делятся на охватываемые и охватывающие.

Рисунок 3 – Основные формы поперечных сечений направляющих скольжения:

а- прямоугольная; б – призматическая; в- в форме ласточкина хвоста; г – круглая

Охватываемые нап­равляющие имеют выпуклый профиль, на котором плохо удерживается смазка, но они просты в изготовлении и на них не задерживается стружка. Поэтому их применяют для перемещения со скоростью подачи суппортов, столов, бабок в токарных, фрезерных, сверлильных и других станках. Охватывающие направляющие имеют вогнутый профиль, который хорошо удерживает смазку, но требуют хорошей и надежной защиты от попадания стружки и загрязнений. Их применяют при высоких скоростях скольжения в шлифовальных, карусельных, продольно-строгальных и других станках.

По профилю направляющие делятся на прямоугольные, приз­матические, типа «ласточкин хвост» и круглые. В станках часто ис­пользуют комбинированные направляющие.

Все большее распространение находят направляющие качения в средних и легких станках с ЧПУ, в координатно-расточных станках, в шлифовальных, копировальных и др. Основным преимуществом направляю­щих является малая сила сопротивления движению, в 15-20 раз меньше, чем в направляющих скольжения, отсутствие скачков при скоростях дви­жения менее 12 мм/мин, высокая точность установочных перемещений, беззазорность и долговечность. Однако при изготовлении они требуют значительных затрат, качественной и точной обработки рабочих поверхностей и надёжной их защиты.

Наибольшее распространение получили закаленные направляющие из цементируемой стали 20Х и хромистых шарикоподшипниковых сталей ШХ9, ШХ15, ШХ15СГ, с твердостью 60-62 HRC и из чугуна СЧ21 с твердостью 200-250 НВ.

Направляющие, у которых к сопряженным поверхностям в специаль­ной проточке подается масло или воздух под давлением с целью созда­ния постоянного масляного или воздушного слоя по площади контакта, называют гидро- или аэростатическими направляющими.

Гидростатические направляющие преимущественно применяют в тяже­лых станках. Для улучшения качества металлорежущих станков необходимы элементы, имеющие высокую жесткость и нагрузочную способность, высо­кий КПД, минимальный износ при отсутствии зазоров, высокую плавность перемещений и точность позиционирования, а также способность дли­тельного сохранения первоначальной точности. Перечисленным требова­ниям в наибольшей степени отвечают направляющие передачи с гидроста­тической смазкой, т.е. гидростатические направляющие. Гидростатические направляющие создают масляную подушку по всей площади контакта направляющих.

Разделения трудящихся поверхностей в аэростатических направляю­щих добиваются подачей в карманы воздуха под давлением. В результате между сопряженными поверхностями направляющих образуется воздушная подушка. По конструкции аэростатические направляющие напоминают гид­ростатические.

Недостатки аэростатических опор и направляющих по сравнению с гидростатическими заключаются в малой нагрузочной способности, невы­соком демпфировании колебаний, так как вязкость воздуха на четыре порядка меньше вязкости масла, а также в низких динамических харак­теристиках, склонности к отказам из-за засорения магистрали и рабо­чего зазора.

Преимущества аэростатических направляющих состоит в том, что они при движении обеспечивают низкий коэффициент трения, а при отклю­чении подачи воздуха очень быстро создаётся контакт поверхностей с большим трением, обеспечивающий достаточную жесткость фиксации узла станка в заданной позиции. Отпадает необходимость в фиксирующих уст­ройствах, в которых нуждаются гидростатические направляющие.

В аэростатических направляющих воздух подводят под избыточным давлением 0,2 – 0,4 МПа. Аэростатические направляющие используют в прецизионных станках, в которых малы силы резания и необходимо точное позиционирование.

Шпиндельные узлы

Шпиндель — вал металлорежущего станка, передающий вращение ре­жущему инструменту, закрепленному в нем или обрабатываемой заготов­ке. Средненагруженные шпиндели изготавливают обычно из стали 45 с улучшением (закалка и высокий отпуск); при повышенных силовых наг­рузках применяют сталь 45 с низким отпуском. Для шпинделей, требую­щих высокой поверхностной твердости и вязкой сердцевины, применяют сталь 45 с закалкой ТВЧ и низким отпуском.

Конструктивная форма шпинделей зависит от способа установки на нем зажимных приспособлений, для крепления режущего инструмента или обрабатываемой заготовки, посадок элементов привода и сквозным от­верстием для прохода прутка. Передние концы шпинделей станков общего назначения стандартизированы.

Рисунок 4 — Устройство передней опоры шпинделя токарного станка.

1,2 – гайка; 3 – устройство предварительного натяга упорных подшипников; 4- упорный подшипник; 4 – упорный подшипник; 5 – втулка; 6 – внутреннее кольцо подшипника; 7 – лабиринтные уплотнения; 8 – шпиндель.

В качестве опор шпинделей станков применяют подшипники качения и скольжения. Шпиндельные узлы должны обладать высоким качеством. Поэтому подшипники качения, используемые в опорах шпинделей, должны быть высоких классов точности. Выбор класса точности подшипника оп­ределяется допуском на биение исполнительных поверхностей шпинделя (коническое отверстие и базирующие поверхности для установки патро­нов, для крепления инструмента и заготовок), который зависит от тре­буемой точности обработки. Обычно в передней опоре используют более точные подшипники, чем в задней.

Подшипники скольжения, применяемые в качестве опор шпинделей, бывают нерегулируемые (применяют их редко), с радиальным, осевым ре­гулированием зазора, гидростатические (в них предусматривают подвод масла под давлением в несколько карманов, из которых оно вытесняется через зазор между шейкой шпинделя и подшипником), гидродинамические и с газовой смазкой.

В прецизионных станках используют гидростатические подшипники, которые создают высокую точность вращения шпинделя. Их несущая спо­собность, жесткость и точность зависят от величины зазоров, давления, схемы опоры.

Гидростатические подшипники стабилизируют режим трения со сма­зочным материалом при самых малых скоростях вращения.

4 Типовые механизмы станков (опережающее задание)

Механизмы прямолинейного движения

Механизмы, применяемые для преобразования вращательного движе­ния в поступательное, можно разделить на две группы.

Механизмы первой группы обеспечивают прямой и обратный ход за один оборот ведущего звена. К ним относят кривошипно — шатунные, ку­лисные, кулачковые

и др. В механизмах второй группы к которым отно­сят
реечные зубчатые передачи, передачу винт-гайка,
изменение нап­равления движения достигается изменением направления вращения веду­щего звена.

Кривошипно-шатунные и кулисные механизмы

применяют в цепях главного движения быстроходных станков с небольшим ходом инструмен­та. Настройку хода инструмента в этих механизмах производят измене­нием радиуса кривошипа R, а зоны работы изменением длины l шатуна или положением инструмента относительно ползуна.

Рисунок 5- Кривошипно-шатунный (а) и кривошипно-кулисный(б) механизм

Кулачковые механизмы

, преобразующие вращательное движение в прямолинейное поступательное (непрерывное и прерывистое) применяют главным образом в механизмах подач станков автоматов и полуавтома­тов.

Рисунок 6 – Кулачковые механизмы

Прерывистые движения могут быть выполнены с различными периода­ми остановки, однократного или многократного действия за один цикл. Ведущим звеном кулачкового механизма обычно является дековый или ци­линдрический кулачок, который в большинстве случаев совершает непре­рывное вращение. Ведомое звено, называемое толкателем, совершает возвратно-поступательное или качательное движение и имеет с кулачком силовое или геометрическое замыкание. Силовое замыкание осуществля­ется собственным весом звеньев механизма, груза или силой пружины, геометрическое замыкание — двумя поверхностями кулачка, охватывающи­ми ролик толкателя или двумя роликами, охватывающими кулачок.

Реечные зубчатые передачи

обеспечивают значительные перемещения ведомого звена на один оборот ведущего звена и высокий коэффициент полезного действия (КПД). По конструктивному исполнению они бывают зубчато-реечными и червячно-реечными (червяк и червячная рейка, чер­вяк и зубчатая рейка).

Зубчато-реечную передачу

широко применяют в приводах подач то­карных, сверлильных, расточных, продольно-строгальных, протяжных и др. станках.

Червячно-реечные

передачи — самотормозящие передачи, передающие движение только от червяка к рейке и обладающие большей жёсткостью и плавностью в работе, чем зубчатое колесо и рейка, бла­годаря тому, что в зацеплении с червяком находится одновременно нес­колько зубьев рейки. Расположение червяка под углом к рейке позволя­ет иметь вынесенный за размеры стола привод, что упрощает компоновку станка.

Передача винт-гайка

обладает самоторможением, высокой точностью и плавностью движения ведомого звена при больших и малых перемещени­ях. В станках они применяются трёх типов: скольжения, качения и гид­ростатические. Передачи винт-гайка скольжения просты по конструкции и технологичны в изготовлении, имеют малые потери на трение, высокий КПД. Они имеют, как правило, резьбу трапецеидального профиля с углом 300 , что допускает применение разъёмных гаек. В высокоточных резбонарезных станках применяют передачи с прямоугольным профилем резьбы или трапецеидальным с уменьшенным углом профиля (10 – 150). В ка­честве опор ходовых винтов чаще применяют подшипники скольжения в виде втулок из бронзы или антифрикционного чугуна, т.к. они имеют малые размеры, просты по конструкции и обеспечивают необходимую точ­ность положения винта. Для восприятия осевых нагрузок применяют упорные подшипники повышенной точности или подпятники скольжения.

Рисунок 7 – Механизмы преобразования вращательного движения в поступательное.

а – реечная передача; б- червячно-реечная передача; в – гидростатическая передача червяк-рейка; г,д – винтовая пара скольжения; е – шариковая винтовая передача;

1 – червяк; 2 – гидрораспределитель; 3- рейка; 4,5 – насосы;6 – суппорт; 7 – контргайки; 8,10 – гайки; 9 – корпус; 11 – ходовой винт; 12 – тела качения; 13 – канал возврата; М – электродвигатель

Для перемещения узлов тяжёлых станков применяют гидростатичес­кие передачи винт-гайка. Между витками создаётся масляный слой. Этим снижается изнашивание пары, повышается КПД передачи до 0,98 -0,99. Жёсткость масляного слоя при определённых условиях может пре­вышать контактную жёсткость обычной передачи более чем в 5 раз. Гид­ростатическая передача винт-гайка является беззазорной, т.к. давле­ние осуществляется с обеих сторон витков, что обеспечивает высокую равномерность и плавность движения.

Механизмы прерывистого движения

Для преобразования вращательного движения и качательного в пре­рывистое (периодическое) применяют храповые, мальтийские, кулачко­вые и другие механизмы.

Храповые механизмы

могут быть с наружным и внутренним зацепле­нием. В механизме с наружным зацеплением собачка получает качательное движение. При прямом ходе собачка через зубья храпового колеса поворачивает его на некоторый угол. При обратном ходе собачка прос­кальзывает по зубьям храпового колеса не вращая его. Качательное движение собачки храпового механизма чаще осуществляют с помощью кривошипно-шатунного механизма.

Мальтийские

механизмы чаще всего применяют для периодического поворота на постоянный угол револьверных головок, шпиндельных блоков, столов многошпиндельных автоматов и т.д.

Мальтийские механизмы бывают правильные и неправильные. У пра­вильных механизмов крест имеет пазы с равномерным шагом; у непра­вильных углы между смежными пазами креста различные. В станках при­меняют, как правило, правильные мальтийские механизмы с внешним за­цеплением и радиальными пазами.

В мальтийском механизме при вращении кривошипа цевка или ролик его заходит в паз креста и за каждый оборот поворачивает его на 1/z часть (z — число пазов), т.е. передаточное отношение мальтийского механизма i = 1/z.

Для того, чтобы в начале поворота креста, когда цевка входит в зацепление не было жёсткого удара, начальная угловая скорость креста должна быть равна нулю. Иначе необходимо, чтобы цевка входила в паз креста в радиальном направлении.

Рисунок 8 – Храповые механизмы с несимметричным (а), симметричным (б) профилем зуба и плоский мальтийский механизм.

1- храповое колесо; 2 – собачка; 3 – рычаг; 4 – кривошипно-шатунный механизм; 5 – кривошипный диск; 6 – палец; 7 – винт; 8 – штифт; 9 – щиток; 10- мальтийский крест; 11 – ролик; 12 – кривошип; α – угол, определяющий положение пазов мальтийского креста; β – угол между осями кривошипа и мальтийского креста

Металлы для производства станины и их основные свойства

Из какого материала делают станины станков? Традиционно основными материалами для изготовления станин различного оборудования служили металлы и их сплавы.

В XVII-XX веках наибольшей популярностью пользовался чугун. Он и сегодня сохраняет лидирующее положение, но постепенно отступает под натиском различных сортов стали, сплавов легких металлов, пластиков и композитных материалов.

Учитывая общую тенденцию к снижению массы и габаритов оборудования и повышению их эффективности, перед прогрессивными материалами открываются широкие перспективы.

Для станин легких и средних станков такая замена проходит опережающими темпами. Для тяжелого оборудования значительная часть функций станин переходит к армированному современными материалами железобетону фундамента.

Однако для высоконагруженных станков и производственных комплексов, таких, как прокатные станы, тяжелые прессы, кузнечные станки и сталелитейное оборудование, специальные марки чугуна по-прежнему вне конкуренции.

Его уникальная способность выдерживать большие статические нагрузки, высокая прочность направляющих и коррозионная стойкость выгодно отличают чугун от конкурирующих материалов. Чугунные сплавы с шаровидным графитом, модифицированные с помощью цериевых присадок, обладают такими же эксплуатационными характеристиками, как сталь и существенно дешевле в производстве.

Станины

Основным требованием, предъявляемым к станине станка, является длительное обеспечение правильного взаимного положения узлов и частей, монтированных на станине, при всех предусмотренных режимах работы станка, что достигается неизменностью соответственно расположенных на станине базирующих поверхностей для основных узлов станка. Базирующие поверхности для перемещающихся частей называются направляющими движения и направляющими перестановки.

Отсюда вытекает предъявляемое к станинам, наряду с требованиями прочности, удобства изготовления, малой «металлоемкости» и достаточно низкой стоимости, основное требование неизменности формы станины, которая достигается: выбором материала станины и технологии ее изготовления, такой жесткостью станины, при которой ее деформации под действием наибольших усилий во время работы станка не выходят за пределы, сообразованные с допусками на неточность обработки, виброустойчивостью станины (как и других частей станка), достаточно большой износостойкостью направляющих. Форму станины определяют прежде всего: расположение на ней направляющих для различных узлов станка; вес, размеры и длины ходов основных частей и узлов станка; необходимость размещения внутри станины различных механизмов; необходимость устройства в стенках станины проемов, окон и отверстий для монтажа и демонтажа, для осмотра, регулирования и смазки механизмов станка, а на стенках станины — кронштейнов для монтажа различного рода устройств.

Работа высокопроизводительных станков часто сопровождается отделением больших количеств стружки — иногда сотен килограммов в час. Требование быстрого удаления стружки — одно из серьезнейших при проектировании современных скоростных станков — сильно влияет на форму станины: в ней должны быть сделаны окна и проемы для свободного падения стружки, наклонные к задней стенке станины скаты и т. п. В станинах современных высокопроизводительных станков нередко предусматривается место для встроенного конвейера, непрерывно убирающего стружку.

При проектировании литой станины должны соблюдаться общие литейно-технические требования, имеющие целью облегчение формовки и уменьшение усадочных напряжений. Станина должна быть достаточно жесткой. Однако для обеспечения жесткости упругой системы станок — заготовка — инструмент этого еще недостаточно, так как выбор подачи и глубины резания, допустимых при требуемой точности и чистоте обработанной поверхности и стойкости инструментов, зависит от жесткости всей указанной системы. Отсюда стремление связывать основные части станка так, чтобы они образовали замкнутую раму, отливать станину заодно с корпусом передней бабки и применять «монолитные» («моноблочные») конструкции.

Большое влияние на жесткость станины оказывают ребра, соединяющие ее станки или прилитые к ним. От расположения ребер, их числа, формы и размеров сечения зависит их эффективность в отношении повышения жесткости конструкции. Проведенные исследования на моделях станин различных форм, показали, например, что расположение ребер, соединяющих стенки станины (перегородок), в отношении вертикальной жесткости последней практически безразлично. Чтобы увеличить вертикальную жесткость, целесообразно приливать к стенкам ребра в виде продольных горизонтальных полок или диагональной сетки.

На горизонтальную жесткость станины расположение ребер и их форма оказывают большое влияние. Наиболее эффективными в этом отношении являются диагональные ребра (перегородки). Благоприятное влияние на горизонтальную жесткость оказывают и ребра в виде полок или диагональной сетки, особенно при комбинировании их с перегородками. Диагональные ребра повышают также жесткость станины на кручение.

Для изготовления станин используются следующие материалы.

Чугун серый. Станины станков отливают большей частью из обыкновенного серого чугуна, хотя все большее применение получают и чугуны других типов. Решающее влияние на выбор марки серого чугуна оказывают направляющие движения, которые должны обладать высоким сопротивлением истиранию. При проектировании станин (как и других отливок) необходимо избегать резких изменений толщины, так как иначе скорости остывания в различных точках поперечного сечения отливки будут различны, что может привести к появлению трещин в местах изменения толщины сечения.

Модифицированный чугун. Все более широкое применение для изготовления станин и других ответственных деталей станков находит модифицированный сорбито-перлитовый чугун. Его износостойкость в 2—3 раза выше, чем у немодифицированного перлитового чугуна, особенно при удельных давлениях свыше 15—20 кг/см2 и трении со смазкой, засоренной абразивом. Также и по механическим свойствам (пределы прочности, пределы выносливости, модуль упругости и пр.) модифицированный чугун лучше обычного перлитового, приближаясь к стали. Твердость модифицированного чугуна в термически необработанном состоянии, а обрабатываемость — такая же, как обычного серого чугуна той же твердости. Модифицированный чугун поддается закалке т. в. ч. или пламенем до высокой твердости, что используется для повышения износостойкости направляющих.

Следует отметить, что в настоящее время термически обрабатываются также и отливки из серого немодифицированного чугуна. Как показывает опыт, при термической обработке такого чугуна трещины получаются реже, чем при термической обработке чугуна модифицированного.

Сталь. В современном станкостроении наблюдается тенденция к замене литых станин сварными из прокатной стал. Эта тенденция обусловлена рядом технических и экономических причин.

Как материал для изготовления станин, чугун обладает многими достоинствами (возможность изготовления отливок почти любой формы, хорошая обрабатываемость — лучшая, чем у стали, способность гасить вибрации и др.). Однако следует принимать в расчет и ряд неудобств, связанных с изготовлением станин отливкой: а) удлинение срока изготовления станка из-за необходимости предварительно изготовить модель и стержневые ящики, а также выдержать отливку до обработки и после обдирки в течение довольно длительного времени; б) возможный брак литья, причем некоторые пороки обнаруживаются лишь в процессе механической обработки; в) необходимость оставлять на поверхностях отливки довольно большие припуски; г) при направляющих, составляющих одно целое со станиной, чугун приходится выбирать соответственно требованиям, предъявляемым к направляющим; д) при длительном вылеживании литья замедляется оборачиваемость оборотных средств предприятия и возрастает стоимость незавершенной продукции; е) при малых сериях на стоимости станка неблагоприятно отражаются расходы на изготовление модели и стержневых ящиков, а при крупносерийном производстве влияние этого фактора может быть настолько незначительным, что им можно пренебрегать.

От всех этих недостатков свободны станины, выполненные сваркой из предварительно нарезанных кусков прокатной стали.

Направляющие привариваются или прикрепляются болтами к станине, поэтому станина может быть изготовлена из дешевой поделочной углеродистой стали.

Предел упругости и механические качества стали значительно выше, чем у обычного чугуна; поэтому расход материала на стальную сварную станину много меньше, чем на чугунную, при одинаковых в обоих случаях усилиях и моментах, если запас надежности и жесткость обеих станин принять одинаковыми. При равной жесткости вес стального элемента равен 0,5-0,75 веса чугунного, т. е. экономия металла составляет 50—25%. Практически экономия металла при замене литой чугунной станины стальной сильно зависит от конструктивного оформления обоих вариантов.

Решая вопрос о предпочтительности чугунной или стальной станины для проектируемого станка, необходимо принимать в расчет всю совокупность технико-экономических показателей обоих вариантов. При крупносерийном масштабе производства нередко более целесообразен вариант литой станины, а при необходимости быстрого изготовления одного или нескольких станков — стальная станина.

Для изготовления сварных станин станков можно пользоваться листовой сталью толщиной S > 3 мм. При малой толщине стенок необходимая жесткость станины должна быть обеспечена достаточно большим количеством ребер. В результате этого, а также большого числа и длины сварных швов может оказаться, что та же станина, изготовленная из стали толщиной 10—12 или даже 15 мм, получается не более тяжелой и вместе с тем менее трудоемкой.

Помимо перечисленных материалов некоторое применение для изготовления станин получили также сталистый чугун, легированные чугуны, азотированный чугун и в тяжелых станках — бетон.

Устройство станины

Основные компоненты конструкции станины токарного станка видны из чертежа станины в разрезе:

• опорная поверхность;
• продольные ребра;
• поперечные ребра, связывающие между собой продольные;
• направляющие, имеющие форму призмы;
• плоские направляющие, предназначенные для крепления бабок и перемещения суппортов.

Ребра формируются в процессе отливки заготовки под станину станка

Сечение призматических направляющих может принимать различные формы, исходя из направлений возникающих в процессе работы усилий и их величины. Обе направляющих обязательно должны быть строго параллельны в пространстве и иметь идеально гладкую и ровную опорную поверхность. В противном случае о точности обработки деталей на станке не может быть и речи.

Для достижения такого результата их подвергают высокоточной фрезеровке либо обрабатывают на строгальном станке. Далее проводится шлифовка и шабрение. В ходе этой обработки осуществляется неоднократный контроль геометрических показателей на соответствие требованиям технических условий. Окончательная проверка осуществляется после сборки станка и установки на него подвижных деталей и узлов.

Станина у станка

Станина токарного станка выполняет функцию основания. Она имеет в своей конструкции две стенки продольного расположения. Эти стенки соединяют между собой ребра в поперечном направлении. Сверху станины расположены направляющие, которых четыре штуки. Из этих четырех три призматической формы, а одна имеет плоскую. В левом краю станины на ее конце расположено место, где закреплена передняя бабка. В противоположной части на краю с внутренней стороны направляющих задняя бабка установлена. По станине вдоль направляющих эту бабку можно свободно перемещать и в любой точке фиксировать. Каретка плиты также перемещается по направляющим станины, которые являются призматическими. Чтобы детали обрабатывать с высокой точностью, все направляющие станины должны тщательно быть обработаны по всем плоскостям. Также должна быть соблюдена строжайшая прямолинейность и параллельность.

Основное назначение

Назначение станины определяется ее ролью среди компонентов станка.

Она является одной из основных деталей и предназначена для выполнения следующих функций:

• крепление и размещение в определенном пространственном порядке всех остальных деталей и узлов изделия;
• восприятие, распределение и передача на фундамент статических и динамических нагрузок, вызываемых весом деталей и возникающих в процессе работы станка;
• создание условий для перемещения рабочих органов станка и заготовок с необходимой точностью по направляющим и рабочим столам.

Ремонт станины

Несмотря на высокое качество материалов и точность изготовления, во время работы станина испытывает значительные нагрузки и неминуемо изнашивается. Наиболее заметны эти процессы на поверхности направляющих, теряющей свои геометрические и прочностные свойства.

Для восстановления рабочих свойств проводится периодический или внеплановый ремонт направляющих. Для выполнения операции шабрения со станка снимаются движущиеся части, а сама станина закрепляется на жестком массивном фундаменте. Далее операция проводится в следующей последовательности:

• проверяется линейность продольного и поперечного профиля с использованием рамного уровня;
• если отклонение превышает 0,02 мм на погонный метр, проводят шабрение одной из направляющих с применением линейки и краски для поверки;
• параллельно контролируется степень извернутости;
• после доведения отклонения до заданных значений переходят ко второй направляющей.

После шабрения проводят шлифовку поверхности.

Станина станка — назначение, ремонт и другое.

Станина станка, токарного или другого — это главная базовая деталь, на которой расположены и закреплены практически все узлы и детали и относительно станины передвигаются все подвижные механизмы и детали. В этой статье будут подробно описаны все важные моменты, связанные с точностью, проверкой и восстановлению станины токарного станка с помощью шабрения, а также будут рассмотрены приспособления для этого и другие нюансы.

Станина любого станка должна иметь достаточно высокую жёсткость, обеспечивать долгое сохранение станком требуемой точности, ну и при этом позволять беспрепятственно отводить стружку из зоны резания. Причем при достаточной жёсткости и точности, размеры и вес станины должны быть минимальны. Конечно же конструкции и формы станин бывают разные и определяются они назначением и габаритами станка.

Станина токарного станка средней размерности отливается в виде полой корпусной детали (см. рисунок 1), а для придания станине станка большей жёсткости, при небольшом весе (и с возможностью отвода стружки), продольные рёбра станины связаны диагональными (рис. 1б) или параллельными (рис. 1 а) перегородками, которые отливаются как одно целое со станиной.

Ну а на продольных рёбрах станины располагаются направляющие, которые предназначены для продольного перемещения суппорта станка и задней бабки. Размеры и форма направляющих станины бывают разными, например на большинстве станков средних размеров, как правило делают комбинацию направляющих плоской и треугольной формы, причём внешние направляющие служат для установки и перемещения суппорта, а внутренние направляющие служат для установки, перемещения и закрепления задней бабки.

Как я уже говорил, станины металлорежущих станков (а так же станины молотов и паровых машин) обычно имеют плоские, треугольные (V- образные) направляющие, а также призматические. А направляющие в виде ласточкина хвоста делают на суппортах и столах металлорежущих станков, различных ползунах и т.д.

Точность любого станка конечно же зависит от точности изготовления и состояния направляющих станины и других сопрягаемых деталей, поэтому направляющие станка тщательно обрабатываются (ну или восстанавливаются, если станок изношен, а как и с помощью чего это делается, я напишу подробно ниже).

Как правило станины станков отливают из серого чугуна (номер его по ГОСТУ 1412-70). Чаще всего станины малых и средних советских станков отливали из серого чугуна марки СЧ21-41, ну а станины более тяжёлых станков отливали из серого чугуна марки СЧ32 — 52.

Следует упомянуть, что станины отлитые из чугуна имеют небольшую себестоимость станка, имеют большую виброустойчивость и к тому же они легче обрабатываются и восстанавливаются). Но основной минус чугунных станин в том, что их направляющие недолговечны, так как быстро изнашиваются, ну и вес литой чугунной станины довольно велик (хотя для многих станков большой вес является скорее плюсом, чем минусом).

И поэтому, что бы избежать выше описанных недостатков, всё чаще начинают изготавливать сварные станины из стали, которая естественно износоустойчивее чугуна. А для некоторых редких тяжёлых и габаритных станков изготавливают станины из железобетона.

Но всё же станины из чугуна наиболее распространены и имеют свои плюсы. К тому же при заботливом уходе (своевременной смазке и удалению стружки) чугунные станины достаточно долговечны, к тому же изношенную станину почти всегда возможно восстановить, причём своими руками, не имея дорогих продольно-строгальных, или шлифовальных станков, а как это сделать и с помощью чего, я подробно опишу ниже.

Сборка станины (и других узлов) с поступательно движущими по ней деталями сводится к отделке направляющих и подгонки сопряжения этих деталей. В машиностроении производят отделку поверхностей поступательно движущихся сопрягаемых деталей с помощью шабрения, чистовым строганием широкими резцами, а так же с помощью шлифования и притирки.

Но несмотря на то, что шабрение довольно трудоёмкая операция (и там где возможно её заменяют шлифованием), но для восстановления направляющих станины (и не только) используют именно её. Ведь не у всех имеется шлифовальный станок. А для восстановления станины станка при помощи шабрения нужно все го лишь купить шабер и кое какой другой инструмент и приспособления (которые кстати можно изготовить самостоятельно, но об этом будет написано ниже) ну и запастись терпением.

О шаберах (какие они бывают) и о шабрении я уже подробно писал вот здесь, и там же описаны основы самого процесса шабрения, контроль качества и другие важные нюансы. Поэтому кто решил грамотно восстановить своими силами станину своего станка, то желательно вначале почитать о процессе шабрения первую статью, перейдя по ссылке выше, ну и потом уже читать то, что будет описано мной ниже.

Шабрение станины токарного станка, а также сопрягаемых с ней поступательно движущихся деталей.

Ниже я опишу шабрение станины и поступательно движущихся частей токарного станка, имеющего длину направляющих станины более 3 м. У кого станок имеет меньшие размеры деталей, то работать станет ещё проще.

И так, прежде чем приступать к работе, для начала следует помнить, что плоскости, показанные на рисунке 2, должны отвечать определённым требованиям, которые я перечислю ниже:

• направляющие станины должны быть прямолинейны в продольном направлении в пределах 0,02 мм на длине 1 метр (1000 мм);
• а непараллельность направляющих по всей их длине не должна превышать те же 0,02 мм;
• к тому же станина станка не должна быть спирально изогнутой п всей своей длине, допускается всего лишь отклонение 0,03 мм (чем меньше, тем лучше) на длине 1 метр (1000 мм);
• сопрягаемые со станиной (нижние) части суппорта должны плотно прилегать к направляющим станины, ну или допускается вставка щупа толщиной не более 0,04 мм встык между ним и направляющей, на длине не более 25 мм;
• поперечные направляющие нижней части суппорта должны быть параллельны между собой и точно перпендикулярны направляющим станины, при этом допуск отклонений от параллельности и перпендикулярности не более 0,02 мм опять же на длине 1000 мм;
• а точность шабрения направляющих должна получиться такой, чтобы при проверке на краску у вас получилось 12-15 пятен в квадрате из рамки размером 25х25 мм (о контроле качества я уже подробно писал в статье про шаберы и шабрение — ссылка на статью выше);

Процесс шабрения станины станка.

Перед шабрением станину необходимо установить на массивное основание и затем с помощью брускового (или рамного) уровня выверить станину в продольном и поперечном направлениях. Шабрение начинаем с базовых поверхностей.

Станина станка с суппортом : 1 — плоскость для резцедержателя, 2 — поперечные салазки, 3 — направляющие поперечных салазок, 4 и 13 — поверхности суппорта спрягающиеся с станиной, 7,8,9 — направляющие для подошвы задней бабки, 5,10 и 12 — верхние направляющие для суппорта, 6 и 11 — нижние направляющие под прижимные планки суппорта, 14 — клин поперечных салазок, 15 — 18 — поперечные направляющие суппорта.

А базовые поверхности на станине выбирают так, что бы относительно их можно было пришабривать все остальные направляющие, ну и устанавливать и подгонять суппорт станка, плоскости 6, 8, 12 — см. рисунок 2.

Плоскости, предназначенные для шабрения (то есть направляющие станины станка) проверяют на краску специальной линейкой (например ШД-630 — Гост 8026) или специальной плитой 3 (см. рисунок 3 ниже), у которой профиль прикладываемой к направляющим рабочей поверхности соответствует профилю направляющих станины, которые необходимо восстановить с помощью шабрения (у кого нет плиты, можно использовать и суппорт станка, но он разумеется может быть изношен и поэтому плиту использовать предпочтительнее).

Сверху на плите 3 имеется специальная ровная контрольная площадка, которая параллельна нижним поверхностям и на которую устанавливают брусковый или рамный уровень.

Пробивка маяков на направляющих станины станка: 1 и 2 — направляющие каретки, 3 — плита для шабрения, 4 — уровень.

Треугольные (призматические) и плоские направляющие сначала грубо шабрят по линейке и после этого на грубо зачищенные плоскости наносят так называемые маяки.

Сущность нанесения маяков состоит в том, что на поверхности направляющей пришабривают по плите лишь небольшой участок, который чуть больше длины самой плиты. А шабрить следует до тех пор, пока плоскости направляющих не станут равномерно закрашиваться при проверке плитой на краску (подробно о проверке на краску я написал в статье про шаберы и шабрение — ссылка выше).

Ну а установленный на верхнюю площадку плиты уровень не должен указывать отклонений от горизонтальной плосксти, ни в поперечном, ни в продольном направлениях. Маяки наносят на обоих концах направляющих, ну а если шабрение производят по линейке и уровню, то на остальной части станины станка нужно нанести маяки на таком расстоянии друг от друга, чтобы контрольная линейка по длине перекрывала их. И чем ближе нанести маяки друг к другу, тем точнее будет шабрение направляющих.

Средние маяки наносят так же как и крайние, но по мере их заглубления, шабрение самих маяков всё время контролируют линейкой, плитой или «самолётом» (мостиком — о нём подробнее ниже) с установленным на них уровнем.

Выполняя каждый из маяков (с контролем его по соседнему) постепенно выводим все маяки на один уровень и в конечном итоге все они расположатся на одной прямой. Следует учесть, что все маяки следует располагать и выполнять очень аккуратно, ведь в последствии они будут являться базой для пришабривания участков между ними (маяками).

Участки между маяками пришабриваем по линейке обычным способом, но закрашенные участки (пятна) на самих маяках не шабрят. Ну и участки между маяками шабрим до тех пор, пока поверхность между маяками и на маяках не будет покрыта равномерно расположенными пятнами, но в меньшем их количестве, чем необходимо для окончательно пришабренной поверхности направляющих.

После окончания шабрения участков между маяками, следует проверить всю поверхность направляющей на прямолинейность, если необходимо выправляем неточности и далее можно приступать к отделочному окончательному шабрению. Окончательное шабрение выполняем по блеску по плите (о проверке по блеску я писал в первой статье о шабрении — ссылка выше) или по блеску по суппорту, ну и контролируют всю поверхность направляющих по линейке и уровню.

После выполнения шабрения основной базы (направляющие под суппорт) шабрят далее плоскости направляющих задней бабки — эти плоскости 5,7 и 10 показаны на рисунке 2.

Плоскости направляющих станины станка, показанные на рисунке под номером 5 и 10 шабрим по маякам и проверяем с помощью плиты, как было описано выше. Ну а параллельность плоскости 10 и призматической направляющей 7 задней бабки проверяем при помощи индикатора, который устанавливают на плите (о специальном приспособлении мостик, или как его ещё называют «самолёт», я расскажу более подробно чуть позже).

Шабрение суппорта.

Вообще эта статья о станине станка и её восстановлении, но ведь с станиной связаны и другие части станка, которые тоже изнашиваются и их следует восстанавливать, и разумеется нет смысла восстанавливать только лишь станину. Поэтому ниже будет описано и шабрение суппорта.

Шабрение нижней части суппорта токарного станка следует начинать с подгонки нижних направляющих поверхностей скольжения, которые сопрягаются (трутся) с направляющими станины. Эти плоскости показаны на рисунке 2 под номерами 4 и 13. А так, как длина этих плоскостей совсем небольшая, то их шабрят и проверяют по линейке и станине станка (или по специальной плите, которая имеет профиль рабочей поверхности направляющих станины — то есть макет станины). Нижние поверхности скольжения нижней части суппорта окончательно пришабривают по направляющим станины.

А когда будет окончено шабрение нижних направляющих и нижней части суппорта, то можно начинать шабрение поперечных направляющих суппорта, профиль которых изготовлен в форме ласточкиного хвоста — это поверхности под номерами 16,17,18 показанные на рисунке 2. Эти поверхности (плоскости) служат для перемещения поперечных салазок суппорта.

Шабрение суппорта и проверка прямолинейности нижних направляющих суппорта: А — шабрение с помощью шабровочной плиты, Б — проверка направляющих суппорта ползушкой с индикатором, В — проверка направляющих суппорта с помощью валиков, Г — проверка направляющих ползушкой с индикатором и контрольным угольником, Д — шабрение наклонной поверхности направляющих шабровочной плитой.

Для начала грубо шабрим все спрягаемые поверхности по угловой линейке, а далее нижнюю часть 1 суппорта укладываем на станину (см. рисунок 4а) и с помощью специальной шабровочной плиты 2 шабрим поперечные направляющие, которые сопрягаются с салазками поперечной подачи суппорта станка (если нет специальной плиты, то пришабриваем шабером вручную с постоянной проверкой угловой линейкой на краску).

Когда добьёмся равномерного расположения пятен, то можно шабрить вторую угловую (наклонную) плоскость ласточкина хвоста. В процессе работы необходимо периодически проверять плоскости при помощи специального приспособления (ползушки), показанного на рисунке 4б, на котором закреплён индикатор 3 часового типа. В этом приспособлении установлены цилиндры 6, которые поджаты винтами 7 и штифтом 8. Цилиндры 6 приспособления имеют точный профиль двугранного угла ласточкиного хвоста следует плотно прижать к проверяемым плоскостям, затем носик закреплённого сверху индикатора упираем в полку контрольного угольника 13 (см. рисунок 4г).

Угольник 13 следует установить на специальной подставке (можно на нижней плите задней бабки) и далее одну из сторон угольника располагаем точно параллельно направляющим станины станка. И теперь, при перемещении приспособления (ползуна 11) по всей длине наклонной направляющей лсточкина хвоста, носик индикатора 12 будет скользить по стороне треугольника и показывать отклонение этой поверхности от перпендикулярности. Если при проверке будет видны удовлетворительные результаты в пределах допусков (допуски я написал выше), то можно выполнять окончательное (чистовое) шабрение.

У кого нет такого приспособления, то для проверки параллельности плоскостей можно использовать два одинаковых валика, показанных на рисунке 4в (например ролики от подшипника подходящего диаметра) и штангенциркуль 9 (лучше микрометр).

Окончательное шабрение.

Окончательное шабрение делаем по направляющим плоскостям поперечного суппорта. А когда подгонка трёх плоскостей поперечных направляющих суппорта (одной наклонной и двух плоских) будет окончена, то далее следует пришабрить клин 14 (рис.2).

При этом наносим краску (например берлинская лазурь) на те поверхности салазок, которые сопрягаются (соприкасаются) с клином, затем надеваем на направляющие поперечные салазки и при помощи небольшого молоточка, наносим не сильные удары п клину и вводим его между плоскостями направляющих суппорта и салазок.

Теперь нужно передвинуть несколько раз вперёд-назад поперечные салазки (вместе с клином) и после этого аккуратно вынимаем клин. Остаётся, по следам краски (означающим выпуклости), снять их с помощью шабера с поверхности клина, то есть произвести его шабрение.

Если изготавливают новый клин, то после окончательного шабрения от клина отрезаем лишнее (по длине) и фрезеруют вырез для регулировочного винта клина.

Проверка параллельности, прямолинейности и спиральной изогнутости станины станка.

Для проверки пользуются различными приспособлениями. Наиболее распространённое приспособление, называемое мостик (в народе «самолёт») показано на рисунке 5. Он имеет основание 1, изготовленное из листового металла, толщиной не менее 10 мм., которое имеет Т-образную форму (иногда и Н-образную форму) и четыре опоры 5, ну и дополнительную опору 3.

Опоры под номером 5 на рисунке, имеют возможность перемещаться в вертикальной плоскости по штифтам 7 и зажимать их гайками 6. Две другие опоры имеют возможность перемещаться в горизонтальной плоскости (по продольным пазам), ну и фиксируются они в нужном положении с помощью гаек 4. Ну и опоры 5 могут раздвигаться и сдвигаться, в зависимости от ширины направляющих станины и разности расстояния между ними. А опора 3 способна перемещаться в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Также имеется колодка 8, которая жёстко закрепляется к основанию 1 с помощью винтов (на рисунке они не показаны), а к колодке 8 крепится, с помощью винтов 10, рамный уровень 9. Закрепляемый уровень должен быть с ценой деления основной ампулы 0,02 (ну или 0,05) на 1000 мм. На приспособлении также имеются специальные зажимные узлы 11, в которые крепятся два индикатора часового типа 2. Положение индикаторов 2 всегда можно отрегулировать, ну и крепящие их зажимные узлы можно закрепить в разных местах основания (в зависимости от размеров станины станка).

На рисунке 6 показаны примеры проверки направляющих с помощью специального приспособления — мостика (в народе самолёта). На рисунке 6а показана проверка направляющих имеющих треугольный (трапециевидный, призматический) профиль. Направляющие с таким профилем как правило изготавливают у станин токарно-револьверных станков.

Как видно на рисунке 6а, четыре опоры 1 приспособления (на рисунке видны только 2 опоры) размещены на левой призматической направляющей станины, а одна опора 3 упирается на одну из сторон правой направляющей станины. Опоры изготавливают в виде роликов — часто в самодельных приспособлениях такого типа используют подходящие по размеру подшипники, но всё же следует учесть, что подшипники имеют зазоры между обоймами. Поэтому гораздо точнее будет вместо роликов (подшипников) установить жёсткие опоры (ползуны).

При перемещении мостика (самолёта) вдоль направляющих станины, по индикатору 4 часового типа определяют параллельность левой направляющей станины, относительно базовой поверхности (базовая поверхность на рисунке 6а — это куда упирается носик индикатора 4).

А по уровню 2 (можно использовать не рамный, а брусковый уровень) который устанавливается поперёк направляющих станины, определяют спиральную изогнутость направляющих (то есть отклонение поверхностей направляющих в горизонтальной плоскости). Допуски на отклонения я опубликовал выше в статье, надеюсь с этим понятно, идём дальше.

Проверка второй стороны правой направляющей станины производится по уровню, только лишь нужно переставить на эту (вторую) сторону опоры 3 (вторая опора 3 не видна на рисунке), или просто переставив индикатор, уперев его носик во вторую плоскость правой направляющей станины (при такой проверке на рисунке 6а носик индикатора показан пунктирной линией).

Ну а для проверки прямолинейности поверхностей станины станка, уровень нужно расположить на мостике (самолёте) не поперёк, а вдоль направляющих и затем следует перемещать по направляющим мостик, периодически останавливая его на разных участках станины и записывая (снимая) показания уровня.

На рисунке 6б показан установленный на станине токарного станка мостик (в народе самолёт) для контроля и проверки параллельности средних направляющих относительно базовой поверхности. А базовой поверхностью служит плоскость для зубчатой рейки (на рисунке 6б эта плоскость показана толстой короткой линией и в неё упирается индикатор 4).

Так же на рисунке 6б показан способ проверки станины на спиральную изогнутость. Только параллельность направляющих проверяют с помощью индикатора 4, а спиральную изогнутость контролируют с помощью брускового уровня 2.

Проверку наружных направляющих так же производят по индикатору часового типа и по брусковому уровню, только лишь после переналадки мостика и его установки на этих наружных направляющих, ну или только с помощью индикатора часового типа, а в качестве базы используя выверенные средние направляющие станины.

Ну а на рисунке 6в показана проверка направляющих станины шлифовального станка. У таких станков (и некоторых других) как правило изготавливают направляющие, имеющие плоскости другой формы (сочетание V-образного и Ш-образного профиля) — они видны на рисунке 6в.

Для проверки таких станин на прямолинейность и спиральную изогнутость направляющих, на них устанавливают четыре опры 1 (между V-образными плоскостями) и одну опору на противоположную плоскость другой направляющей. Контроль (проверка) ведётся с помощью брускового уровня 2.

На рисунке 6 г показан вариант проверки в том случае, если размеры направляющих не позволяют поместить между их образующими плоскостями все опоры мостика (самолёта). В таком случае устанавливаем всего лишь две опоры 1 и одну опору 3 на второй направляющей. Другие опоры 1 не используем.

А на рисунке 6д изображена такая установка мостика, при которой опоры 1 разведены на приличном расстоянии между призматическими поверхностями направляющей станины.

Ну и последний рисунок 6е показывает, как проверяют плоские направляющие станины. При такой проверке основная особенность в том, что две опоры 1 упираем в боковую поверхность (на рисунке видна только одна опора 1), а остальные две опоры и опору 3 упираем в горизонтальные плоскости направляющих. При такой установке обеспечиваются точные показания установленного на мостике уровня 2.

Как только будет произведена подготовка (проверка) базовых поверхностей, можно начинать шабрение направляющих станины. Другие способы обработки (восстановления) станины станков.

На хорошо оснащённых заводах шабрение вытесняют шлифованием, так как шлифование более производительнее и точнее шабрения (конечно же при качественном оборудовании). К тому же с помощью шлифования можно обработать и закалённые детали, имеющие высокую твёрдость.

Для шлифования направляющих станин различных станков применяют специальные шлифовальные станки (универсальные или плоскошлифовальные станки) и специальные приспособления, которые могут позволить себе только крупные предприятия. При отсутствии шлифовальных станков подходящих размеров, обработка деталей может быть выполнена на фрезерных, строгальных и карусельных станках с помощью применения специальных шлифовальных головок.

На рисунке 7 А показана схема шлифования станины токарного станка на продольно-строгальном станке с применением универсальной шлифовальной головки. Использование таких головок позволяет заменить ручное шабрение в ремонтно-механических цехах.

А на рисунке 7Б показана обработка станины с помощью самодвижущейся шлифовальной головки. Её преимуществом является то, что для неё не требуются крупные продольно-строгальные станки. И благодаря специальному устройству такая головка совершает по шлифуемой детали возвратно- поступательные рабочие движения.

На плите 5 имеются сменные направляющие 1 и 6 (см. рисунок 7Б), а шлифовальная головка 4 представляет из себя электро-двигатель с удлинённым валом, на конце которого крепится чашечный абразивный круг. Так же имеются два поворотных суппорта 2 и 3, которые позволяют устанавливать головку под нужным углом, а червячный редуктор с отдельным мотором перемещает такое шлифовальное устройство.

Ну а перемена вращения электро-двигателя редуктора (для обеспечения возвратно-поступательного движения) производится в автоматическом режиме (по упорам), ну или в ручную.

Но всё же для мелких гаражных мастерских и просто мастеров любителей, имеющих в свей мастерской токарный или фрезерный станок, которые нужно восстановить, шабрение это самый доступный и недорогой способ ремонта, и он ещё долго будет применяться для восстановления станков.

И я надеюсь, что эта статья будет полезна многим начинающим мастерам, решившим привести в порядок станок в своей мастерской, токарный или фрезерный, не важно, ведь принцип ремонта и проверки направляющих станины станка практически одинаков, успехов всем.

Если эта статья вам полезна, то пожалуйста поделитесь ей в соц. сетях, нажав кнопки ниже. Спасибо.

Нравится

Шлифовка направляющих

В ходе шлифовки выполняют операции в такой последовательности:

• запиливают и зачищают поверхностные забоины и задиры;
• станину закрепляют на плите продольно — строгальной установки;
• уложенным на уровне задней бабки уровнем измеряют степень извернутости направляющих;
• при необходимости корректируют провисание конструкции с помощью компенсирующих прокладок и клиньев;
• повторно измеряется извернутость, результаты измерений должны совпасть с первоначальными;
• поверхность направляющих шлифуется мелокоабразивной шлифовальной чашей.

После восстановления поверхности направляющих станок монтируется на собственный фундамент и на него крепятся ранее снятые подвижные части.

За срок службы станка такую операцию выполняют несколько раз, возвращая его к активному производственному применению

Источник статьи: https://stankiexpert.ru/tehnologicheskaya-osnastka/zapchasti/stanina.html