книги из ГПНТБ / Автоматизация токарных станков с помощью гидросуппортов В. Ф. Гущин. 1960- 7 Мб

примерно вдвое меньшими, чем для соответствующего круглого копира. Для большинства практических слу­ чаев вполне достаточным оказывается допуск + 0,01 мм, который при обработке копира на плоскошлифоваль­ ном станке достигается без особого труда.

Толщина плоского копира выбирается обычно в пре­ делах 3—5 мм, причем обе плоскости копира подвер­ гаются шлифовке. Это гарантирует прилегание копира к линейке и исключает возможность его деформации при закреплении винтами.

Рис. 24. Многопозиционный копир.

Плоские копиры, длина которых превышает 150— 180 мм, целесообразно выполнять не с пазами для винтов, как показано на рис. 23, а с отверстиями. Это делает копир более жестким как в отношении дефор­ маций, появляющихся в результате небрежного хра­ нения и эксплуатации, так и в отношении деформа­ ций от сил внутреннего напряжения, что особенно важно для каленых копиров.

Если на станке с гидросуппортом модели КСТ-1, который не имеет специального устройства для деле­ ния припуска при многопроходной обработке, необ­ ходимо обработать большие партии деталей, то может оказаться целесообразным использование многопози­ ционного копира, показанного на рис. 24.

Этот копир представляет собой оправку 3, на которой винтами 8 закрепляется до четырех плоских копиров 7, каждый из которых соответствует опре­ деленному переходу.

Положение копира определяется прилеганием его к кромке К и штифту 6.

Для фиксирования положения плоских копиров на рабочей позиции служит кольцо 2 с четырьмя кони­ ческими углублениями, расположенными под углом 90°, в которые заскакивает шарик 4, поджимаемый пружи­ ной 5. Выступ В кольца 2 вводится в Т-образный паз линейки 9, на которой крепятся центровые стойки 1.

После каждого прохода оправка поворачивается на 90° относительно неподвижного кольца 2.

В тех случаях, когда конструкция гидросуппорта допускает использование как круглого, так и плоского копиров, при выборе конструкции копира следует учи­ тывать, что плоский копир для деталей, контур ко­ торых очерчен прямыми линиями, оказывается в изго­ товлении примерно в 1,2—1,6 раза дороже круглого. Напротив, для деталей сложной конфигурации плоские копиры могут оказаться значительно дешевле.

Плоские копиры, особенно копиры для обработки деталей большого размера, удобнее в отношении эксплуатации и хранения.

Особым достоинством круглых копиров следует считать то, что в случаях, когда к обрабатываемой детали не предъявляется больших требований в отно­ шении точности, они могут изготовляться самим тока­ рем. Изготовление круглых копиров может быть легко осуществлено на станке, у которого, кроме гидравли­ ческого суппорта, имеется также и механический.

Глава V

ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ И ПУТИ ЕЕ ПОВЫШЕНИЯ

1. Общие замечания

Опыт передовых машиностроительных заводов, си­ стематически использующих гидросуппорты, позволяет считать, что точность обработки на токарных станках, оснащенных гидросуппортами, несколько ниже точ­ ности, которая достигается в обычных условиях при работе на станках с механическими суппортами. Если для токарных станков с механическими суппортами

50

среднеэкономической точностью принято считать 3-й класс точности, то при использовании гидравлических суппортов она снижается до За — 4-го классов. Объ­ ясняется это следующими причинами:

1)гидросуппорты начали использоваться сравни­ тельно недавно, и поэтому многие из них не свободны от существенных конструктивных недостатков, сни­ жающих точность обработки;

2)производственники, эксплуатирующие гидросуп­ порты, не всегда достаточно ясно представляют себе источники погрешностей обработки, которые свойст­ венны гидросуппортам, и поэтому оказываются не в со­ стоянии воздействовать на точность обработки в на­ правлении ее повышения.

Вэтой связи представляется необходимым подробно остановиться на оценке отдельных погрешностей, свой­

ственных обработке с применением гидросуппортов, а также сформулировать некоторые рекомендации, ко­ торые могут оказаться полезными как при конструи­ ровании новых гидросуппортов, так и при эксплуата­ ции существующих.

2. Погрешности обработки, связанные с перекосом гидравлических салазок под действием сил резания

Известно, что точность, которая может быть до­ стигнута при работе на токарном станке, в существен­ ной степени определяется жесткостью его узлов, прежде всего жесткостью суппорта. Для токарных станков с гидросуппортами жесткость последних также имеет большое значение.

Дело в том, что гидравлический золотник и связан­ ный с ним щуп по самому характеру работы следящей копировальной системы всегда должны быть жестко связаны с резцовыми салазками. Это означает, что гидравлический щуп участвует в смещениях и пере­ косах салазок, которым последние подвергаются под действием сил резания. Всякое же перемещение щупа относительно копира, который не участвует в этих смещениях, немедленно вызывает следящее перемеще­ ние салазок с резцом, которое приводит к появлению дополнительных погрешностей обработки, свойствен­ ных только работе с гидросуппортом. Это хорошо

51

иллюстрируется на примере гидросуппортов ГС-1 и КСТ-1, схематически представленных на рис. 25.

Поворот салазок гидросуппорта ГС-1 под действием силы Рх (для резцов, обычно используемых при копи­ ровальной обработке, Ру) происходит вокруг точки О, которую в первом приближении можно счи­ тать располагающейся в середине направляющей части салазок. Тогда рабочая кромка должна была бы пере­

правлении стрелки Ка. Так как в действительности щуп

в силу своей конструкции не может отойти от копира, то вместо этого салазки с резцом совершат следящее перемещение в осевом направлении в сторону обраба­

Нетрудно видеть, что погрешность Д£)с, вызванная поворотом салазок, может быть сведена к нулю в сле­ дующих трех случаях:

1) если а = 0, т. е. если будет обеспечена такая сборка салазок с направляющими, что их относитель­ ный поворот окажется невозможным;

полагается над точкой О.

Специально поставленные опыты показали, что угол поворота салазок а при нормальной затяжке клина для гидросуппорта ГС-1 может достигать 1' и даже более. Для этого гидросуппорта у = 60°, а /? —300 мм.

52

Рис. 25. Схемы компоновки гидросуппортов ГС-1 и КСТ-1

53

Тогда при а = 10* АОС = 0,025 мм\

а = 20" &DC = 0,050 мм; а = 40" ЛОС = 0,100 мм; а=1° Д£)с = 0,152 мм.

Таким образом, можно сделать заключение, что вы­ бор взаимного расположения резца, салазок и гидро­ щупа имеет большое значение для точности обработки. С этой точки зрения конструкция гидросуппорта ГС-1 является очень неудачной. Специальные исследования

невысокой. Это подтверждается и опытом эксплуата­ ции гидросуппорта ГС-Г. удовлетворительную точность он обеспечивает лишь при условии постоянства глу­ бины резания на длине всего прохода.

Значительно более жестким является гидросуппорт КСТ-1, который обеспечивает обработку с точностью более высокой, чем гидросуппорт ГС-1.

На рис. 26 показаны кривые зависимости радиаль­ ных отжатий гидросуппорта от силы резания. Зависи­

равноценными, причем оба они обладают отрицатель­ ной жесткостью. Жесткость гидросуппорта КСТ-1 при тех же условиях значительно выше и оказывается по­ ложительной. Это объясняется тем, что отрицатель­ ные перемещения резца, вызванные поворотом салазок, частично компенсируются следящими перемещениями последних. Интересно отметить, что жесткость гидро­ суппорта КСТ-1 оказывается даже выше жесткости механического суппорта станка модели 1А62.

На основании рис. 25 представляется возможным сформулировать условия, при которых жесткость гидросуппортов будет иметь наибольшее значение. Так, для гидросуппорта ГС-1 следовало бы обеспечить равенство

54

Рис. 26. Кривые зависимости суммарных отжатий от величины нагружающей силы.

Этот расчет следует производить для среднего по­ ложения гидравлических салазок.

Наиболее благоприятным с точки зрения обеспе­ чения высокой точности обработки было бы размеще­ ние копира непосредственно над обрабатываемой де­ талью, а щупа над резцом. В этом случае все переме­

55

щения формообразующей точки резца, независимо от того, какими причинами они будут вызваны, немед­ ленно окажутся скомпенсированными следящими пере­ мещениями гидравлических салазок. Нескомпенсированными останутся только те погрешности, которые будут вызваны деформациями самой обрабатываемой детали, деформациями бабок станка, его геометриче­ ской неточностью, а также температурными дефор­ мациями узлов станка, в том числе и гидросуппорта.

Однако при такой компоновке гидросуппорта пользо­ вание люнетами оказалось бы невозможным. Нельзя было бы и устанавливать детали с помощью подъем­ ных средств. Тем не менее размещение копира непо­ средственно над обрабатываемой деталью, а щупа над резцом оказывается целесообразным для малых токар­ ных станков, когда копнрную установку можно сделать съемной или откидной.

Высказанные выше и иллюстрированные рис. 25 со­ ображения о компоновке гидросуппортов хорошо под­ тверждаются специальными опытами, проведенными с гидросуппортом Ижорского завода (см. рис. 10).

Этот гидросуппорт выполнен таким образом, что его гндрощуп располагается примерно над вероятным центром поворота резцовой скалки (R ==0). Помимо этого, благодаря цилиндрическому сечению скалки ее удалось пригнать к отверстию в корпусе с очень не­ большим посадочным зазором. Это исключает скольконибудь заметный поворот скалки в корпусе (а<=а()).

Испытания гидросуппорта Ижорского завода (кото­ рый в дальнейшем будет именоваться ГИЗ-1) прово­ дились в сравнении с гидросуппортом ГС-1. С этой целью было изготовлено 6 экспериментальных заго­ товок по рис. 27. Три заготовки были обработаны на станке модели 1А62 с гидросуппортом ГС-1 и три на станке модели 1К62 с гидросуппортом ГИЗ-1. Обра­ батывался только эксцентрический поясок заготовки, при этом глубина резания изменялась за время одного оборота заготовки от 0,5 до 7,3 мм. Соответственно изменению глубины резания изменялись и отжатия гидросуппорта и бабок станка.

На основании тщательного обмера обработанных таким образом заготовок была составлена круговая диаграмма отжатий, показанная нарис. 28.

56

Рис. 28. Круговая диаграмма отжатий.

57

Из этой диаграммы видно, что отжатия гидросуп­ порта ГС-1 оказались значительно большими, чем от­ жатия гидросуппорта ГИЗ-1.

На основании несложной аналитической и графи­ ческой обработки круговой диаграммы представилось возможнымколичественно оценить жесткость обоих станков с гидросуппортами. Так, оказалось, что жест­ кость токарного станка 1А62 с гидросуппортом ГС-1 равна 2300 кг)мм, а жесткость станка 1К62 с гид­ росуппортом ГИЗ-1 — 7000 кг!мм, т. е. в 3 раза больше.

Учитывая, что собственная жесткость токарного станка 1К62 выше жесткости станка 1А62, можно счи­ тать, что гидросуппорт ГИЗ-1 имеет жесткость при­ мерно в два с лишним раза большую, чем гидросунпорт ГС-1.

3. Погрешности обработки, вызванные температурными деформациями гидросуппорта

Масло, прокачиваемое насосом через гидравличе­ скую систему, подвергается дросселированию в пере­ ливном клапане, диафрагме поршня и в золотнике. Это приводит к повышению температуры масла в си­ стеме примерно на 30—40° С, после чего наступает период относительной стабилизации температурного режима. В зависимости от емкости гидравлического резервуара, степени его заполнения, температурных условий в рабочем помещении, конструкции гидросуп­ порта и режима его эксплуатации время разогрева масла в системе может колебаться от 1,5 до 3 часов.

Вместе с маслом нагреваются и детали гидросуп­ порта, в первую очередь поршень, гидравлические са­ лазки и золотниковая пара.

Рассматривая гидравлическую схему гидросуп­ порта ГС-1, представленную на рис. 4, нетрудно под­ метить, что:

1)нагревание поршня и штоков не может повлиять на положение формообразующей точки резца;

2)так как осевой зазор х0 при неизменных нагрузке на резец и скорости перемещения салазок остается постоянным, то температурные деформации золотника

изолотниковой втулки вместе с корпусом будут

58