2.2. Направляющие скольжения для кругового движения

Для вращения планшайб и столов станков применяют плоские, конические и V-образные направляющие скольжения. Плоские направляющие наиболее просты в изготовлении и используются в легких станках и станках средних размеров, где радиальные составляющие усилия резания могут восприниматься только шпинделем станка. Конические направляющие относительно просты в изготовлении и вместе со шпинделем планшайбы воспринимают радиальные нагрузки. Их недостатком является трудность обеспечения соосности направляющих и опор шпинделя. V-образные направляющие применяются наиболее часто как направляющие планшайб, хотя технология их изготовления более сложная. Основную нагрузку воспринимает пологая (внутренняя) грань направляющих, так как между наружными гранями направляющих планшайбы и станиной предусматривается небольшой зазор для температурных деформаций.

При рассмотрении нагрузок, действующих в направляющих кругового движения, необходимо учитывать работу подшипников шпинделя планшайбы, которые воспринимают часть радиальных, а в ряде случаев и осевых нагрузок.

Для изготовления круговых направляющих столов применяют те же материалы, что и для направляющих поступательного движения. Применяются также и цветные сплавы в паре с чугуном. Это обеспечивает достаточную износостойкость направляющих и снижает возможность возникновения задиров. Перспективным для изготовления направляющих является применение пластмасс в виде накладных планок на суппорты и столы станков. Для этих целей используют текстолит, кордоволокнит, винипласт, а также полиамиды (капрон, нейлон).

Круговые направляющие скольжения рассчитывают обычно по среднему давлению р_ср и максимальной скорости скольжения v_max по окружности. Среднее давление определяют с учетом веса всех вращающихся частей (узел планшайбы, обрабатываемая деталь) и вертикальных составляющих сил резания. Для чугунных направляющих планшайб допустимое давление р_ДОП при диаметре планшайб до 3 м принимается от 0,3 до 0,4 МПа, при диаметре планшайб свыше 3 м

Низкие давления выбирают для уменьшения износа направляющих. Увеличение скорости скольжения положительно влияет на обеспечение жидкостного трения, но может способствовать появлению при смешанном трении нежелательных форм износа (температурных деформаций). В последнем случае следует ограничивать

Износ направляющих кругового движения в случае эксцентричной нагрузки (рис. 2.4) будет равномерным по окружности для вращающейся планшайбы и неравномерным для направляющих станины Направляющие станины испытывают неодинаковую нагрузку, и в зоне действия силы резания их износ будет наибольшим. При износе направляющих планшайба будет стремиться занять наклонное положение, что отразится на точности обработки. Угол наклона а плоских круговых направляющих при закономерностях абразивного изнашивания можно направляющих кругового движения рассчитать по формуле:

Рис. 2.4. Схема износа направляющих кругового движения

(2.1)

где -коэффициент абразивного изнашивания направляющих станины, см²/Н;

- вертикальная нагрузка на планшайбу, Н; - частота вращения планшайбы, об/мин;

- наибольший и наименьший радиусы круговых направляющих, см;

р - эксцентриситет приложения силы, см;

t - время работы планшайбы, мин.

Из формулы (2.1) видно, что угол поворота планшайбы увеличивается с течением времени, и его величина зависит от режимов работы (Р, п) и эксцентриситета приложения силы р При широких направляющих угол поворота планшайбы меньше.

При высоких скоростях вращения планшайбы в направляющих скольжения может иметь место жидкостное трение, которое обеспечит длительную работу направляющих без износа. Для создания гидродинамического эффекта на направляющих станины выполняют специальные скосы, а каждый сегмент направляющей имеет горизонтальный и наклонный участки. Недостатком в этом случае является «всплывание» планшайб, поскольку толщина масляного слоя зависит от нагрузки и частоты вращения.

На работу направляющих кругового движения оказывают влияние и температурные деформации. При V-образных направляющих температурные деформации планшайбы приводят к возрастанию давлений на внутренней крутой направляющей, появлению задиров и заклиниванию. Выполнением специальных ребер между направляющей и противоположными стенками планшайбы можно увеличить отвод тепла от направляющих и, таким образом, уменьшить температурные деформации.

В аэростатических направляющих между направляющими суппорта и станины создается воздушная подушка подачей воздуха давлением от 3 , 0,3 - 0,6 Мпа. Оh подается по каналам суппорта и через жиклеры попадает в специальные карманы (канавки), где и создаются локальные аэростатические подушки. Коэффициент трения аэростатических направляющих очень мал и может достигать значения 0,0005, зазор в направляющих - от 2 до 4 мкм, а жесткость - больше 100 Н/мкм. Чем меньше объем подводящего кармана, тем устойчивей аэростатические опоры.