3595

рукций рассмотрен в работе [19], где показано существенное влияние формы ребер и их расположения на жесткость станины при изгибе в горизонтальной плоскости и меньшее влияние при изгибе станины в вертикальной плоскости.

При расчете на угол закручивания замкнутых профилей станины можно пользоваться следующей формулой

(69)

где l - длина станины, мм; G — модуль упругости второго рода, Па; Мк — крутящий момент, Нм; F — площадь, ограниченная контуром средней линии станок, м2; остальные - длина и ширина участка рассматриваемого контура.

При расчете деформаций станин необходимо учитывать также конструктивные особенности различных компоновок станков.

При упрощенных расчетах станин можно вместо деформаций определять наибольшие напряжения, которые не должны превосходить 100...200 Н/мм2. Такие низкие значения напряжений диктуются условием длительного сохранения точности станин.

Для выбора оптимальной несущей системы станка составляют оценочные математические модели. Количественными — оценочными критериями при этом служат определенные значения параметров точности, жесткости, виброустойчивости.

Станины изготовляют преимущественно литьем из серого чугуна. Марку чугуна выбирают в зависимости от конфигурации отливки, толщины стенок и наличия направляющих. Для станин средних размеров, несложной формы с толщиной стенок 15—30 мм, в которых направляющие отливаются как одно целое со станиной, рекомендуется серый чугун СЧ 20 (ГОСТ 1412—85) с пластинчатым графитом с НВ 160 ... 200. Для тяжело нагруженных станин при толщине стенок свыше 30 мм, а также для состыкованных станин продольнофрезерных станков с подвижным порталом рекомендуется чугун СЧ 30 с НВ 250 ... 260. Это связано с тем, что чугун обладает многими достоинствами: может демпфировать колебания; из него можно получать отливки сложной формы; имеет хорошую обрабатываемость, низкую стоимость.

К недостаткам при изготовлении станин литьем следует отнести

81

удлинение цикла подготовки производства вследствие предварительного изготовления моделей и стержневых ящиков, а также необходимость осуществления старения путем выдержки отливок перед механической обработкой и после обдирки для снятия внутренних напряжений.

В последнее время в станкостроении наблюдается тенденция применять сварные станины из прокатной листовой стали. Предел упругости и другие механические свойства стали значительно выше, чем чугуна, что создает предпосылки экономии металла. Сварные станины наиболее целесообразны при изготовлении опытных образцов или мелкосерийном производстве станков.

Укажем основные поверхности станин фрезерного станка. Они следующие, рис. 23: опорная поверхность А, поверхности направляющих Б, поверхности установочные В, стыковочная поверхность Г, вспомогательные поверхности Д.

Рис. 23. Основные поверхности станин фрезерных станков ФП-27Н3 (односторонние, боковые)

Опорная поверхность станины А является ее основанием и предназначена в основном как установочная база станка на фундамент, плиту или пол. Параметр шероховатости опорной поверхности Rz = 40 мкм; ее стенки имеют толщину обычно до 50 мм. Размеры и форма опорной поверхности должны соответствовать весу элементов станка, монтируемых на станине. Давление на фундамент не должно превышать 8—10 МПа.

Поверхность направляющих Б предназначена для обеспечения перемещения агрегатов стола или стоек с траверсой (при подвижном портале) в конструкциях, где направляющие выполняются как одно

82

целое со станиной. Поверхность Б может быть базой для крепления накладных направляющих в виде специальных пластин.

К поверхности направляющих станины независимо от конструкции самих направляющих предъявляются повышенные требования: не допускаются литейные раковины, выпуклость или вогнутость поверхности Б направляющих и т. п. После обработки направляющих поверхностей отклонение от прямолинейности не должно превышать 0,03 мм на 1000 мм длины и 0,05 мм — на всей длине.

Допуск плоскостности (в сторону вогнутости) должен составлять 0,03 мм на длине 1000 мм.

Установочные поверхности В используют как установочные базы для крепления приводов подач, стоек шариковых винтов, силовых реек и других механизмов. У плоскостности и прямолинейности этих поверхностей должны быть малые допуски.

Стыковочные поверхности Г выполняют роль опорной поверхности при сопряжении с другими базовыми элементами станков.

Различают следующие стыковочные поверхности:

-односторонние, боковые (рис.23). Такие стыковочные поверхности являются типовым конструктивным решением в бесконсольных вертикально-фрезерных станках ФП-27НЗ с ЧПУ;

-двусторонние боковые, когда с двух сторон станины стыкуются стойки неподвижного портала (рис. 24); применяются в продольнофрезерных станках с неподвижным порталом и подвижным столом, например, в станках ВФ-ЗМ8;

-одноили двусторонние продольные, которые представляют типовое решение для продольно-фрезерных станков с подвижным порталом, например, станков 2ФП-231 (рис. 25);

-комбинированные, двусторонние боковые и продольные, состоящие из набора секций специального назначения. При таких стыковочных поверхностях образуется продольно-поперечная стыкованная конструкция станины, собранной из блоков; в монтажный блок входят три отдельные секции: средняя основная и две крайние секции (рис. 26). Станины такого типа применяют в конструкциях продоль- но-фрезерных станков с подвижным порталом большой ширины, например, в станках 2ФП-242В. Стыковочные поверхности в этом случае выполняют в виде опоясывающего симметричного стыка большого периметра, обеспечивающего необходимое расположение крепеж-

83

ных соединительных болтов, и фиксаторов, которые могут быть выполнены в виде шпоночных пазов или конусных отверстий под конусные пальцы.

Рис. 24. Двусторонняя, боковая станина с неподвижным порталом и подвижным столом продольно-фрезерного станка ВФ-ЗМ8

84

в виде одной литой массивной секции (см. рис. 23).

Рис.26.Станина продольно-фрезернгого станка мод. 2ФП-242В

86

длине секций 1, 2 и 3, которые в соединении обеспечивают необходимую длину хода стола. На рис. 24 показана станина с направляющими смешанного типа (скольжения—качения), широко применяемыми в станкостроении с плоскими направляющими 5 и V- образными роликовыми направляющими качения, расположенными на поверхностях 6. Подпружиненные устройства 4 служат для периодического смазывания. Такая конструкция обладает большими жесткостью и виброустойчивостью.

Существуют станины станков с подвижным порталом, у которых L/B ≥ 10. К ним относится станина портального продольнофрезерного станка 2ФП-231 с двумя подвижными порталами на роликовых направляющих качения для обработки длинномерных деталей (см. рис. 25). Станина служит базой для перемещения порталов, несущих фрезерные головки по оси X, и одновременно выполняет функции стола, на котором укрепляются обрабатываемые детали. Станина выполняется в виде набора секций одинаковой длины. Станина станка 2ФП-231 состоит из восьми одинаковых по конструкции и размерам секций. Каждая секция имеет длину 5040, ширину 2650 и высоту 710 мм. Основные поверхности станины следующие: для роликовых направляющих качения шириной до 170 мм; верхние поверхности И и Д, нижние поверхности — Л, Г; боковые поверхности

— З, K; направляющую М поверхность станины для установки силовых реек, от которых осуществляется продольное перемещение портала посредством редуктора подачповерхности Н с целью установки измерительных реек для датчика обратной связи.

На станине в поперечном направлении расположены поверхности стола Ж в виде отдельных балок шириной 1800 мм, которая определяет допустимую на станке ширину обработки. Каждая из поперечных балок Ж имеет пазы Т-образного сечения размером 28Н8 для крепления приспособлений. Внутри каждой секции станины расположен тоннель Е, в котором размещено устройство для отвода стружки и стока охлаждающей жидкости. Для попадания стружки на конвейер предусмотрены симметрично расположенные с двух сторон наклонные желоба О. Возле опорной поверхности А станины расположены карманы В под фундаментные болты. Для выверки правильности установки станины служат клиновые домкраты Б. Стыковочные поверхности станины располагаются по торцам. Крепление вы-

88

полняется болтами, симметрично расположенными с каждой стороны. По техническим требованиям направляющие И и Д станины должны лежать в одной плоскости. Допускаемое отклонение от прямолинейности 0,02 мм на длине 1000 мм и 0,06 мм на всей длине. Отклонение от параллельности поверхностей 3, К, И, Д, Г 0,02 мм на длине 1000 мм и 0,08 мм на всей длине. Для получения заданных размеров в пределах допусков обрабатывается поочередно каждая секция станины, совместно с основной станиной.

Станины широкопортальных фрезерных станков имеют блочную конструкцию. К ним относится станина станка 2ФП-242В (см. рис. 26) с подвижным порталом для обработки крупногабаритных деталей большой ширины. Станина блочной конструкции является сочетанием состыкованных крайних секций 9, одинаковых по длине и по ширине, имеющих опорные стальные направляющие, и средних секций 12, несущих на себе стол 3. Совокупность соединений трех секций, т. е. двух крайних 9 и одной средней 12, составляет каждый блок стыковки длиной 5880, шириной 3660, высотой 1000мм.

Станина состоит из шести таких блоков, и ее общая длина 35 280 мм. Крайние секции 9 станины включают по две привертные стальные прямоугольного сечения 155x55 мм планки 1, 2, 5 и 6, служащие основанием для направляющих качения. Эти планки термически обработаны, закалены до твердости HRCэ 59—63 и до установки предварительно прошлифованы. Планки направляющих устанавливают на станину в шип или в упор, укрепляют винтами, расположенными в шахматном порядке.

Головки винтов утоплены на 8—10 мм и закрыты стальными пробками. Каждая крайняя секция 9 является взаимозаменяемой для правой и левой сторон станины. Конструкция ребер секции 9 такова, что под каждой направляющей расположено ребро, что создает жесткую опору. Между продольными и поперечными ребрами размещен наклонный желоб с углом наклона, равным углу наклона желобов 10 средней секции. Сбоку под поверхностью направляющих расположены плоскости платиков 7 для закрепления силовой зубчатой рейки. Соединение боковых секций станины со средней секцией выполняется по боковым стыковочным поверхностям, крепление осуществляется шестью болтами сверху и четырьмя болтами по краям каждой секции; фиксация положения выполняется штифтами 14.

89

Центральная секция 12 станины является соединительной проставкой и основанием для стола 3, выполненного в виде поперечных плит 15 с Т-образными пазами. Между этими плитами расположены люки 16, которые соединяются g желобами 10, в которых проходят конвейеры для отвода стружки. В середине центральной секции станины расположено окно 11 для монтажа приводов с редукторами устройства отвода стружки.На поверхности 4 центральной секции при необходимости можно устанавливать специальные приспособления. К станине в сборе предъявляются следующие технические требования: рабочие поверхности планок 1, 2, 5, 6 должны лежать в горизонтальной плоскости.

Допускается отклонение не более 0,02 мм на длине одной секции и не более 0,04 мм на всей длине станины. Отклонение от прямолинейности рабочих поверхностей планок должно составлять не более 0,02 мм на длине секции и не более 0,04 мм на всей длине станины. Отклонение от плоскостности и прямолинейности рабочих поверхностей планок не превышают 0,04мм. Отклонение от параллельности поверхностей 4 центральной секции станины и поверхности стола 3 относительно рабочих поверхностей планок должно составлять не более 0,02 мм на 1000 мм длины. Для удовлетворения этим требованиям секции правой и левой сторон, а также среднюю секцию обрабатывают одновременно с эталонной секцией.

Сборку станин выполняют в такой последовательности: собирают по всей длине центральные секции 12, которые устанавливают так, чтобы выдержать допуск плоскостности поверхности 4. Затем соединяют крайние секции одновременно с двух сторон, причем стараются выдержать допуск плоскостности поверхностей планок 1, 2, 5, 6. Для выверки правильности установки секций и блоков станин применяют клиновые домкраты 8.

В последнее время в зарубежном станкостроении появилась тенденция применения в станках с ЧПУ взамен чугунных станин железобетонных. Такие станины отвечают повышенным требованиям, предъявляемым к статической и динамической жесткости, виброустойчивости, а также термостойкости. Типаж и номенклатура армированных железобетонных конструкций расширяются за счет опорных элементов, стоек, отсеков станин, фундаментных плит. Например, швейцарская фирма «Фишер» применяет железобетонные ста-

90