1.3.3. Подвижные корпусные детали и узлы

Подвижные корпусные узлы предназначены либо для закрепления и рабочего перемещения обрабатываемой детали (столы фрезерных, строгальных, расточных, шлифовальных станков, планшайбы карусельных и зубофрезерных станков), либо для установки и рабочего перемещения режущего инструмента (суппорты токарных, револьверных и зубофрезерных станков, ползуны поперечно-строгальных и долбежных станков). Все эти узлы имеют прямолинейные или круговые направляющие, которые оказывают большое влияние на точность и долговечность станка.

Столы. Для столов станков характерна коробчатая форма и наличие плоскости с пазами для установки и закрепления детали. С целью повышения жесткости тело стола, как правило, усиливают продольными и поперечными ребрами. Тяжелые столы, например, продольно-строгальных станков часто делают составными.

Узел стола может быть относительно простым и состоять из одного стола, перемещающегося по направляющим станины, или из нескольких корпусных деталей (салазок, стола, поворотной части), перемещающихся относительно друг друга и образующих общий сложный узел.

На стол станка действуют изгибающие и крутящие моменты, поэтому целесообразно применять для стола сечения замкнутого профиля. В первом приближении расчет столов на жесткость можно вести без учета ребер.

Полученный результат будет соответствовать заниженной жесткости, и поэтому при наличии ребер будет дополнительная гарантия правильной работы стола. Допустимые значения деформации стола выбирают исходя из требований к прямолинейности его рабочей поверхности, на которую устанавливается деталь, и из условия нормальной работы направляющих прямолинейного движения.

Суппорты станков отличаются большим разнообразием конструкций. При необходимости обеспечить перемещение инструмента (продольное, поперечное, поворот) суппорт должен состоять из каретки (салазок) и собственно суппорта с поворотной частью. В этом случае размеры и форму корпусных деталей выбирают исходя из требований получения минимальной высоты всей конструкции. Примером таких конструкций являются суппорты токарных станков средних размеров. Узел суппорта в этом случае состоит из каретки, перемещающейся по направляющим станины; нижней части суппорта, которая перемещается в поперечном направлении по направляющим каретки; поворотной части и верхних салазок, несущих резцовую головку.

Жесткость суппортной группы определяют как статические перемещения инструмента относительно заготовки, так и виброустойчивость системы в процессе обработки. Упругая система суппортной группы может быть упрощенно представлена как имеющая постоянный центр тяжести (рис.1.16), относительно которого момент внутренних упругих сил равен нулю. Если направление силы резания действующей на суппорт, проходит через центр жесткости, то смещение резца определяется деформациями суппорта по двум главным центральным осям жесткости Если сила резания не проходит через центр жесткости, то суппорт, помимо смещения по осям координат, будет поворачиваться вокруг центра жесткости. Смещение резца в результате' поворота суппорта, которое является основным для оценки точности обработки, зависит от момента силы Р относительно центра жесткости и крутильной жесткости суппорта С_о

Жесткость системы суппорта можно привести к вершине резца и характеризовать эллипсом жесткости с максимальным значением последней, направленной к центру жесткости, и минимальным значением — перпендикулярно к ней. Так, для токарного станка 1А62 координаты центра тяжести и z_c = 0,152 м, а показатели жесткости имеют значение

и Направление перемещения

вершины резца от силы Р перпендикулярно касательной к эллипсу жесткости в точке пересечения его линией действия силы. Это направление может совпадать с действием силы Р_у или в отдельных случаях иметь противоположное направление («отрицательная» технологическая жесткость). Эллипс жесткости дает подробную характеристику жесткости такого сложного узла, как суппорт.

В тяжелых и многорезцовых станках, где воспринимаются большие силы, стремятся к коробчатой, более жесткой форме суппортов. На жесткость суппортной группы основное влияние оказывает жесткость не корпусных деталей, а стыков. Поэтому для повышения жесткости суппорта, прежде всего, упрощают его конструкцию и уменьшают число стыков, а затем уже повышают, жесткость самих корпусных деталей.

Рис. 1.16.Расчетная схема суппорта токарного станка

Рис. 1.17. Планшайба карусельного станка

Планшайбы станков обеспечивают непрерывное вращение заготовок у карусельных, зубофрезерных, плоскошлифовальных и других станков. Планшайба представляет собой круглый стол 2 коробчатой формы, усиленный радиальными и кольцевыми ребрами (рис. 1.17), который опирается на круговые направляющие 4 и жестко соединен со шпинделем 1. Для лучшей работы планшайбы, особенно при обработке высоких деталей, шпиндель выполняется удлиненным, так как его опоры воспринимают часть опрокидывающих моментов. При плоских направляющих опоры шпинделя воспринимают также сдвигающие силы. Планшайба карусельного станка вращается на призматических круговых направляющих, прикрепленных к станине 5. Привод планшайбы осуществляется от зубчатого венца 3. В нижней части шпиндельного узла 1 предусмотрена возможность регулировки опорных подшипников, благодаря чему воспринимается часть осевой нагрузки.

Планшайбы средних и тяжелых станков имеют короткий шпиндель и две направляющие кругового движения. В карусельных станках больших размеров применяют планшайбу из двух частей — внутренней и внешней, для того чтобы не вращать всю планшайбу при обработке деталей средних размеров и выбирать рациональные скорости резания. Привод небольших планшайб может осуществляться от зубчатого колеса или червячной пары (зубофрезерные станки), а средних и тяжелых — от венца. Рабочая поверхность планшайбы имеет пазы для установки и закрепления детали, а в ряде случаев и отверстие в шпинделе для установки оправки.

К планшайбам станков предъявляют повышенные требования по жесткости, так как их деформация приводит к нарушению точности обработки и правильного контакта в направляющих. На планшайбу действуют сила резания, вес детали и планшайбы, возникающие при зажиме детали. Деформации планшайбы могут подсчитаны по формулам применяемых для круглых пластин, если в них подставить вместо цилиндрической жесткости ее приведенное значение.

Оптимальная высота планшайбы с точки зрения жесткости должна быть не менее 0,12-0,16 диаметра. Длинные двухопорные шпиндели воспринимают некоторую часть опрокидываемого момента и тем самым увеличивает жесткость планшайбы. Работоспособность планшайб во многом определяется качеством их направляющих.