Конструктивные схемы направляющих

Базовые формы направляющих		Скольжения	Качения	Гидростатические	Комбинированные и другие
	1	2	3	10
	4	5	6
	7	8	9

Пластмассы обладают хорошими характеристиками трения и антизадирными свойствами, обеспечивают равномерность движения при малых скоростях и не дают схватывания. Однако малая жесткость, низкая износостойкость при абразивном загрязнении, влияние тепловых воздействий, влаги, масла, слабых щелочей и кислот ограничивают их применение. Используют пластмассы в основном в комбинированных направляющих, когда основную нагрузку несут, например, роликовые опоры, а слой пластмассы на вспомогательных гранях обеспечивает необходимые характеристики трения. В станках используют фторопласт в виде ленты, наклеиваемой на направляющие, фторопласт с бронзовым наполнителем, композиционные материалы на основе эпоксидных смол с присадками дисульфида молибдена, графита и неметаллических наполнителей, материалы на основе ацетальных смол (дельрин).

Композиционные материалы на основе эпоксидных смол очень технологичны. На подготовленные поверхности направляющих перемещаемой детали наносят слой только что приготовленной эпоксидной композиции (смола, пластификатор, отвердитель и наполнители). Поверхности направляющих неподвижной базовой детали покрывают тонким слоем смазочного материала или воска во избежание прилипания смолы и на них устанавливают подвижную базовую деталь. После затвердевания профиль направляющих подвижной детали полностью копирует профиль направляющих, по которым деталь перемещается. При необходимости такие покрытия можно обрабатывать строганием, фрезерованием, шабрением.

Расчет направляющих скольжения ведут по критериям износостойкости и жесткости. По требованию износостойкости ограничивают допустимые давления на рабочих гранях направляющих, а по требованию жесткости лимитируют допустимые контактные перемещения. Давления на рабочих поверхностях направляющих можно определить приближенным методом, справедливым для тех случаев, когда собственная жесткость сопряженных базовых деталей существенно больше контактной жесткости направляющих. Допускаем, что по длине направляющих давления изменяются по линейному закону, а по ширине направляющих в связи с ее малой сравнительно с длиной величине давления считаются постоянными [12].

Расчетную схему составляют для подвижного узла при действии на него всех сил: составляющих силы резания, массы узла, тяговой силы, реакций на рабочих гранях направляющих и соответствующих сил трения. По расчетной схеме и выбранной системе координат составляют уравнения равновесия подвижного узла для прямоугольных направляющих (рис. 7.14, а) ипривода ходовым винтом (рис. 7.14, б):

а) б)

Рис. 7.14. Расчетная схема направляющих скольжения

В системе уравнения семь неизвестных – А, В, С, х_А, х_В, х_С, Q. Однако первые четыре уравнения дают возможность определить реакции на гранях направляющих и тяговую силу

Реакции на гранях направляющих дают возможность определить величину средних давлений

Для определения максимальных значений давлений необходимо предварительно найти координаты равнодействующих х_А, х_В, х_С. Для этого к оставшимся неиспользованными двум последним уравнениям равновесия составляют дополнительное уравнение перемещений. Предполагаем, что момент внешних сил относительно оси Y-Y, равный моменту от реакций в направляющих

,

распределяется между двумя направляющими пропорционально их жесткости, т.е. пропорционально ширине

или .

Полученное уравнение вместе с двумя уравнениями равновесия дает возможность определить координаты х_А, х_В, х_С. Если одна из направляющих треугольная, то ее заменяют в уравнении плоской призматической направляющей с приведенной шириной

,

где a, b – углы наклона рабочих граней треугольной направляющей.

Последними в расчете определяют максимальные давления (рис. 7.15) на рабочих гранях направляющих по формуле, связывающей давления с равнодействующей и координатой ее приложения,

.

Рис. 7.15. Распределение давлений по длине рабочей поверхности

Если в этой формуле , то распределение давлений вдоль направляющей равномерное. При получается трапецеидальный закон распределения давлений, а при давления распределяются по треугольнику. Случай, когда , свидетельствует о том, что давления приложены не по всей длине направляющей. В этом случае в работу может вступить нижняя планка, препятствующая отрыву подвижного узла.

Из практики станкостроения на направляющих рекомендуются максимальные давления: при малых скоростях 2,5-3,0 МПа, при больших скоростях не более 1,0-1,2 МПа. Для средних давлений допустимые значения принимают вдвое меньшими. В прецизионных и тяжелых станках средние давления не превышают 0,1-0,2 МПа.

При определении давлений в направляющих для перемещения нежестких узлов (планшайб и столов тяжелых станков, ползунов с большим ходом) расчет следует вести, как для балок на упругом основании.

Контактные перемещения в направляющих смешанного трения при расчете на жесткость определяют, допуская, что эти перемещения прямо пропорциональны давлениям

,

c, мкм/МПа

где с – коэффициент контактной податливости, который устанавливают экспериментально (рис. 7.16).

Рис. 7.16. Коэффициент контактной податливости с для направляющих при различных средних давлениях (заштрихован 90%-ный доверительный интервал математического ожидания): · – по опытам ЭНИМС; ○ – по опытам А.А. Анненкова

Контактные деформации приводят к точке приложения сил резания (рис. 7.17) и учитывают по тем направлениям, которые влияют на точность обработки. Так, например, поперечное смещение инструмента относительно детали (в направлении оси Y-Y) образуется за счет поперечного и углового перемещений подвижного узла

.

Рис. 7.17. Расчетная схема жесткости направляющих

Дата добавления: 2015-07-08