Машиностроение и механика

Article Index
Станочное оборудование
Проектные критерии, предъявляемые к станочному оборудованию
Обобщенные (базисные) показатели оценки качества оборудования
Точность, источники возникновения погрешностей
Критерии работы станочного оборудования – жесткость
Прочность, износостойкость, теплостойкость
Эргономические основы проектирования оборудования
Понятие привода, назначение, требования к приводам
Ступенчатое, бесступенчатое, смешанное регулирование скорости движения рабочего органа
Цели и задач кинематического расчета, его последовательность
Порядок построения СТС и ГЧВ
Расчет чисел зубьев передач МРС
Отклонения множительной структуры
Шпиндельный узел
Гидродинамические и гидростатические опоры шпинделей
Несущая система станка
Направляющие МРС
Организация ремонта и обслуживания
All Pages

Основные этапы создания металлообрабатывающего оборудования

Порядок проектирования металлорежущих станков установлен отраслевым стандартом «Разработка и постановка продукции на производство», который разработан на основе соответствующего ГОСТа «Разработка и постановка продукции на производство. Основные положения», а также в соответствии с требованиями ЕСКД, ЕСТД и др. документов.

ОСТ устанавливает следующие этапы создания металлорежущего оборудования:

1) Техническое задание, которое разрабатывается на все станки, включая и модернизируемые;

2) Техническое предложение;

3) Эскизный проект;

4) Технический проект, который разрабатывается на все станки, включая и модернизируемые;

5) Рабочая конструкторская документация;

6) Техническая подготовка производства;

7) Выпуск опытного образца;

8) Выпуск опытной партии

На всех стадиях проектирования станка проводится художественное конструирование. Инженерное и художественное конструирование – это единый процесс создания станка. Художественное конструирование состоит из ряда этапов соответственно стадиям инженерного конструирования.

 

Содержание разделов технической документации технического задания при проектировании станочного оборудования

Техническое задание содержит основные сведения о назначении оборудования, т.е. какие детали, с какой точностью, размерами и производительностью предполагается обрабатывать на разрабатываемом станке. Обосновывается целесообразность создания нового оборудования на основе анализа научно-технической информации, патентного поиска и сопоставления существующих технических решений. Проводится экономическое обоснование и назначаются основные технико-экономические показатели.

 

Содержание разделов технической документации технического предложения при проектировании станочного оборудования

Техническое предложение разрабатывают в тех случаях, когда это оговорено в разделе «Стадии и этапы разработки» технического задания или в договоре на разработку с учетом новизны и сложности станка. Исходным документом при разработке технической документации является техническое задание.

Техническое задание является первым этапом проектирования и включает в себя:

а) обоснование главных особенностей проектируемого станка;

б) обоснование и уточнение технической характеристики;

в) выбор источников движения;

г) дополнительные патентные исследования и поиск научно-технических достижений по отдельным вопросам конструкций, технологий и т.д.;

д) уточнение экономической эффективности;

е) выбор возможных компоновок и их анализ.

Содержание разделов технической документации эскизного проекта при проектировании станочного оборудования

Эскизный проект разрабатывают в тех случаях, когда это оговорено в разделе «Стадии и этапы разработки» технического задания или в договоре на разработку с учетом новизны и сложности станка. Исходным документом при разработке технической документации является техническое задание. Он разрабатывается для установления принципиальных (конструктивных, схемных и др.) решений, дающих общее представление о принципе работы и устройстве станка, когда это целесообразно сделать до разработки технического проекта или рабочей документации. Предварительная проработка всех узлов.

Содержание разделов технической документации технического проекта при проектировании станочного оборудования

Технический проект разрабатывается по утвержденному техническому заданию, техническому предложению и эскизному проекту (если они предусмотрены техническим заданием) для выявления окончательных технических решений, дающих полное представление о конструкции станка, когда это целесообразно сделать до разработки рабочей документации. Применяются окончательные технические показатели, разрабатываются общие виды и сборочные чертежи всех узлов, проводятся уточненные расчеты и определяется окончательно эффективность оборудования.

Содержание разделов рабочей конструкторской документации при проектировании станочного оборудования

Рабочую документацию (рабочий проект) разрабатывают по утвержденному техническому проекту. Разработка рабочей документации осуществляется в соответствии с требованиями стандартов и действующих на предприятии-изготовителе техпроцессов и оборудования. Рабочий проект включает в себя всю документацию, необходимую для представления о конструкции, материалах, технических параметрах и т.д. оборудования: рабочие чертежи всех деталей, сборочные чертежи и чертежи общего вида и т.д.; кинематические, электрические, гидравлические, пневматические и т.д. принципиальные и монтажные схемы; руководство по эксплуатации, паспорт, спецификации.

Проектные критерии, предъявляемые к станочному  оборудованию

 

Современное машиностроение наряду с непрерывным ростом потребления металлорежущих станков предъявляет к ним все более высокие требования в отношении их качественных показателей. Основными технико-экономическими показателями качества станка, которые конструктор должен знать и учитывать в первую очередь, являются следующие.

1. Максимальная производительность при обеспечении заданной точности и шероховатости обработанной поверхности. Производительность станка может быть оценена количеством деталей, обработанных на нем в единицу времени. Для достижения максимальной производительности следует сокращать как основное время, необходимое на непосредственное резание, так и вспомогательное, затрачиваемое на установку и снятие заготовки.

2. Точность работы. Точность работы станка зависит от геометрической и кинематической точности станка, температурных деформаций станка ,жесткости деталей и стыков, износа деталей и возможности его компенсации, правильности установки и эксплуатации станка, конструкции и точности зажимных приспособлений и т.д.

3. Простота, легкость и безопасность обслуживания и управления, удобство ремонта. Уменьшение утомляемости рабочего и безопасность работы на станке достигаются максимальной автоматизацией, удачной компоновкой станка, рациональным расположением органов управления, обеспечением малых усилий на органах управления, снижением шума до минимума и т.д.

4. Надежность и долговечность.

Надежность – способность станка обеспечивать при эксплуатации заданные технологические параметры в течение определенного срока службы с условием своевременных технического обслуживания, ремонта и т.д. Нарушение работы станка называется отказом.

 Безотказность станка – свойство станка непрерывно сохранять работоспособность в течение определенного времени. Вероятность безотказной работы станка определяется как произведение вероятностей безотказной работы всех узлов станка.

Интенсивность отказов – это условия плотность вероятности возникновения отказа в единицу времени.

Долговечность станка – свойство станка сохранять работоспобность в течение некоторого времени с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта до наступления предельного состояния.

Технический ресурс – наработка от начала эксплуатации до перехода в предельное состояние.

Ясно, что высокое качество станка в целом должно включать, кроме надежности ,и другие показатели, как точность, производительность, экономичность и т.д. Эти показатели взаимосвязаны и должны рассматриваться только совместно.

5. Низкая себестоимость изготовления деталей на станке. Для выполнения этого требования необходимо обеспечить высокую производительность станка, максимально автоматизировать цикл его работы.

6. Малые затраты на изготовление станка и малые эксплуатационные расходы. Это требование выполняется повышением технологичности конструкции станка.

7. Малая металлоемкость (материалоемкость) и габаритные размеры. Габаритные размеры станка и различных устройств, поставляемых вместе с ним, существенным образом влияют на рациональное использование производственных площадей, так как с увеличением занимаемой станком площади растут эксплуатационные расходы. Поэтому вертикальная компоновка станка с этой точки зрения является более выгодной, чем горизонтальная.

8. Технологичность конструкций. Технологичность конструкции станка характеризуется степенью сложности изготовления деталей и сборки его узлов, а также количеством оригинальных, унифицированных, нормализованных и стандартных деталей и узлов.

9. Возможность переналадки станка при смене объекта производства (для некоторых типов станков, например агрегатных)

10. Эстетический уровень.

11. Степень унификации, нормализации и стандартизации.

12. Патентоспособность и патентная чистота.

С развитием науки и техники перечисленные требования к станкам изменяются, определяя новые направления в развитии станкостроения. Поэтому конструктор должен следить за  достижениями в области технологии производства и станкостроения.

Обобщенные (базисные) показатели оценки качества оборудования (эффективность, производительность, гибкость, надежность)

 

Любая обработка характеризуется 3-мя основными параметрами: качество обработки (точность и шероховатость), производительность, стоимость обработки.

Чем выше квалитет точности, тем выше класс шероховатости, выше стоимость обработки. При выборе  технологии стремятся обеспечить: максимальную эффективность, набольшую производительность, высокую точность, высокую надежность, гибкость оборудования.

Экономическая эффективность – один из главных критериев в современных рыночных условиях. После выбора нескольких вариантов тех.процессов определяется себестоимость (затраты на материалы, зарплату, эксплуатацию) Рассчитываются капитальные вложения на оборудование, площади, оснастку. Сумма себестоимости и капитальных вложений с определенным коэффициентом являются приведенными затратами. Разность приведенных затрат по 2-м вариантам определяет экономическую эффективность.

Производительность – способность станка обеспечить обработку определенного числа деталей в единицу времени.

Штучная производительность:

,

 где Т_о – годовой фонд времени (ч);

Т_шт – трудоемкость обработки (время загрузки детали, закрепления, холостые ходы, обработка, снятие со станка, Т_п-з);

N – программа выпуска (шт.)

Производительность универсального оборудования определяется по представительной детали, которая имеет вид, массу, размеры и допуски усредненной из обработанных деталей.

Технологическая производительность – возможность на станке снимать максимальный объем материала, максимальные припуски на максимальных режимах за единицу времени.

Надежность – способность станка обеспечивать при эксплуатации заданные технологические параметры в течение определенного срока службы с условием своевременных технического обслуживания, ремонта и т.д. Нарушение работы станка называется отказом.

 Безотказность станка – свойство станка непрерывно сохранять работоспособность в течение определенного времени. Вероятность безотказной работы станка определяется как произведение вероятностей безотказной работы всех узлов станка.

Интенсивность отказов – это условия плотность вероятности возникновения отказа в единицу времени.

Долговечность станка – свойство станка сохранять работоспобность в течение некоторого времени с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта до наступления предельного состояния.

Технический ресурс – наработка от начала эксплуатации до перехода в предельное состояние.

         Гибкость станочного оборудования – способность к быстрому переналаживанию на изготовление других деталей. Чем чаще происходит смена деталей ,тем большей гибкостью оно должно обладать.

Универсальность – это возможность использования станка для обработки деталей различных форм и размеров.

Переналаживаемость  - определяется потерей времени и средств на переналадку при переходе от одной партии к другой.

 

 

1 – автоматические линии;

2 – переналаживаемые автоматические линии;

3 – гибкие станочные системы;

4 – станочные модули и станки с ЧПУ;

5 – станки с ручным управлением.

Точность – один из основных показателей технической характеристики станка. Источники возникновения погрешностей

 

Точность станка определяет точность обрабатываемых на нем деталей, погрешность – величина обратная точности. По характеру и источникам возникновения все погрешности станка можно разделить: геометрическая, кинематическая, технологическая, динамическая (виброустойчивость), конструкторская, управления.

Геометрическая погрешность зависит от:

1)точности изготовления отдельных деталей станка;

2)точности взаимного расположения узлов станка при отсутствии внешних воздействий;

3)качества сборки;

4)регулировки.

Кинематическая погрешность – рассогласование скоростей перемещения двух или нескольких исполнительных механизмов станка, в котором присутствуют сложные движения. Это разница между фактической и расчетной скоростями перемещений узла, выраженная в условных единицах, реже в процентах.

Возникает из-за:

1)неточное изготовление исполнительных узлов (ходовой винт-гайка – это погрешность шага на разных участках);

2)неточная настройка;

3)неточность сборки;

4)износ инструмента – один из наиболее важных и постоянно изменяющихся факторов и в большей степени влияющий на точность обработки. Для компенсации износа: взять лучше материал режущей части + Т/О + покрытие; изменить режимы резания; чаще контролировать; автоматические системы слежения и поднастройки.

Динамическая устойчивость: при неравномерности снимаемого припуска по длине и т.д., меняются силы резания. Динамические факторы при движении неуравновешенных или работающих прерывисто исполнительных органов станка. Определяют амплитудно-фазовые и АФЧХ. Применяют различные приспособления, адаптивные системы гашения колебаний. Выявляют источник колебаний, разрабатывают меры по их слежению. (Маховики подвергают статической и динамической балансировке.)

Конструкторские погрешности. Жесткость системы СПИД – свойство противостоять упругим перемещениям под действием постоянных или медленно изменяющихся во времени силовых факторов. Податливость – величина обратная жесткости. Теплостойкость – сопротивляемость станка возникновению недопустимых температурных деформаций.

Погрешности систем управления. Точность позиционирования – вывод исполнительного органа станка в заданную позицию по одной или нескольким координатам. Влияние  оказывают случайные и систематические погрешности, которые учитываются. При множестве подводов в заданное положение в разных направлениях получается разброс попадания – зона нечувствительности. При подводе в одном направлении – зона  рассеяния называется стабильностью позиционирования. Величина зоны нечувствительности зависит от: зазоров, величины единичного перемещения (цена деления), инерционности. Точность позиционирования – один из главных параметров технической характеристики.

Критерии работы станочного оборудования – жесткость. Методы повышения жесткости.

 

Жесткость - способность сопротивляться появлению упругих перемещений или деформаций под действием нагрузки F

 

 

Угловая жесткость- отношение приращения моментов М к угловой деформации

 

 

Обратная жесткость-податливость

   ;    ;  ;

E-модуль упругости

G-модуль сдвига

J-момент инерции

 -полярный момент инерции

Прикасание шарика с плоскостью:

             

 

 

Для неподвижной плоскости стыков:                          

 

К-коэффициент контактной податливости(от материала и качества обработки поверхности)

Р-сред.уд давления в стыке

М-показатель степени

С увеличением Р-деформация снижается

При определении слабых мест в конструкции необходимо знать какую долю податливости вносит деформируемый элемент. Составляется баланс податливости.

1-стойка

2-станина

3-салазки

4-стол

5 спутник

С1-С10 – жесткости элементов станка

 –общая жесткость(с последовательной связью)

 –(c параллельной связью)

Название элемента Баланс податливости	Узлы перемещения стола	Направление и корпус стойки	Корпус шпиндельной бабки	Шпиндельный узел	Станина
Доля элемента в общем балансе, в %	Y41,1	29,1	15,6	12,3	1,9
	Z82,6	7,2	3	7,2	0

Методы повышения жесткости:

1.     Создание предварительного натяга в подшипниках и направляющих

2.     Уменьшение числа элементов и стыков в силовом потоке

3.     Повышение качества обработки стыков

4.     Применение рациональных сечений

Критерии работы станочного оборудования – прочность. Методы повышения прочности.

 

Элементы и детали станка должны обладать такой прочностью что бы в течении всего периода эксплуатации не происходило их поломок. Поломка это не допустимый вид выхода из строя детали и является следствием не правильного расчета и подбора материала или недопустимых методов эксплуатации.

Поломки детали из-за усталости происходят в шпинделях и валах, зуб. Колесах и носят аварийный характер. Статическая прочность определяет размеры лишь некоторых деталей станков: кронштейнов, медленно вращающихся валов, и зубчатых колес, крепежных винтов некоторых корпусных деталей. Расчет ведут по формулам сопротивления материалов как это принято в курсах деталей машин.

2.1 Усталостное разрушение – возникает при переменных нагрузках (зуб. Колесо, валы, подшипники качения и т.д.), т.е. усилие не постоянное. Обычно используется линейное суммирование усталостных повреждений. Расчет ведут по эквивалентным числам циклов нагружений и эквивалентным нагрузкам.

G – напряжения

- циклы

m – показатель степени(при контактных напряжениях m=3, изгиб m=6…9 от т/о)

2.2 Пластическое деформирование – испытывают в основном детали из вязких материалов без т/о ( искривление валов, смятие шпонок)

2.3 Хрупкие разрушения – маловязкие материалы при действии ударных нагрузках (зажимные цанги, корпуса патронов)

Критерии работы станочного оборудования – износостойкость. Методы повышения износостойкости.

Износостойкость – причина входа из стоя подавляющего числа станков и деталей.

Основным параметром является износ. Пример: разрушение или отделение материалов с поверхности твердого тела приводит к потере точности, снижение КПД, снижение прочности, возрастанию шума и т.д.

Виды изнашивания:

3.1 Механические (абразивное изнашивание) – изнашивание твердыми посторонними частицами.

Противодействие - повышение износостойкости за счет повышения твердости(т/о)

Критическая твердость 60% от твердости абразива.

3.2 Молекулярное изнашивание (схватывание трущих поверхностей). Особенно опасно при незакаленных и химически однородных материалов.

3.3 Коррозионномеханическое изнашивание (сопровождается химическим и электрически взаимодействием материалов)

3.4 Водородное изнашивание – повышенная влажность и нефтепродукты, сталь по медным сплавам.

3.5 Эрозионные и кавитационное изнашивание.

Методы снижения износа на работоспособность:

1) при воздействиисилыFграни направляющих по разному влияют на точность размера d.

2) Создаются постоянные усилия (постоянное удвоение давления Р или произведение силы на скорость на поверхностях трения).

4)Применение бесконтактных механизмов: электромеханическая передача винт-гайка или гидростатических направляющих штосселя зубодолбежного станка.

5) создание усилии для хорошего смазывания деталей: в паре трения желательно жидкостное трение.

6)Применение пористых материалов.

7)разгрузка от усилий ответственных элементов

8) компенсация и самокомпенсация зазоров.

9)правильны выбор трущихся пар – сочетание ТВ. Материалов с мягкими

10) Защита рабочей поверхности от загрязнений

11)своевременная замена масла

12)правильное назначение шероховатости трущихся поверхностей

12 Критерии работы станочного оборудования – теплостойкость. Методы повышения теплостойкость.

В результате нагрева возникают вредные для станка явления:

1) понижается точность станка(температурные деформации из-за неравномерного и равномерного нагрева детали)

а)из-за разного коэффициента расширения детали, непостоянство температурного поля в пространстве.

б)из-за разной тепловой инерции детали и их элементов зависит от массы, теплостойкости, инертности нагрева.

2)изменение величины зазоров в подвижных соединениях. Искажение геометрии сопряжения

3)снижение защитной способности масляного слоя

4)понижение стойкости

Способы уменьшения влияния температурных явлений на работоспособность:

1.     Создание термосимметричных конструкций

2.     использование охлаждения особенно для наиболее важных узлов и стабилизация температуры масла

3.     выбор материала детали с низким коэффициентом теплопроводности

4.     теплоизоляция

5.     рациональное закрепление детали

6.     применение самоустанавливающих механизмов и элементов

7.     автоматическое обеспечение зазоров и натягов

8.     применение статически определяемых систем

9.     снижение влияния деформации  (использование схем компенсации)

10.                       самокомпенсирующая деформация. При выбранных размерах между подшипниками, когда оси роликов пересекаются в одной точке изменение размеров подшипников компенсируется осевыми деформациями вала

11.                       выбор направления деформации

12.                       применение систем адаптации

 Критерии работы станочного оборудования – виброустойчивость. Источники возникновения вибраций. Методы повышения виброустойчивости.

Виброустойчивость – способность станка работать в требуемом диапазоне режимов без не допускания колебаний. В станках во время работы возникают: вынужденные колебания, вызванные внешними периодическими силами; автоколебания и самовозбуждающие колебания, являющимися наиболее распространенными в станках. Возмущающие силы вызываются самими колебаниями (автоколебания связаны с падением силы трения или повышением скорости). Расчеты на колебания проводят для упругих систем станка в целом, учитываются упругие и контактные деформации, деформации в стыках. Одним из основных методов улучшения динамических характеристик является повышение жесткости конструкции, не всегда с повышением массы. Повысить виброустойчивость можно перераспределением массы внутри станка, уменьшить массу тех узлов в которых ожидается максимальная амплитуда. Эффективным способом повышения виброустойчивости является повышением демпфирования, достигается за счет применения материалов, гидростатических направляющих и опор скольжения, расположением стыков и направляющих перпендикулярно основным формам колебаний, применением демпферов со вспомогательной массой.

 Эргономические основы проектирования оборудования. Основные задачи эргономики. Дизайн, функционализм, стилизация, стайлинг

 

Главной движущей силой технического прогресса было и есть стремление создавать более производительные, надежные, долговечные, экономичные средства производства. Создавая средства производства, человек стремится сделать их максимально удобными и красивыми, так как стремление к красоте неотделимо от человека. Поэтому в процессе развития производительных сил эстетизация предметной среды приобретает все большее и большее значение.

Техническую эстетику и художественное конструирование обозначают термином дизайн, имеющим несколько значений: инженерное и художественное конструирование, систему теоретических взглядов в этой области, результаты творчества художника-конструктора и метод его работы. В дизайне можно отметить следующие направления: истинный дизайн, функционализм, стилизация, стайлинг.

Истинный дизайн – это создание изделия на основе эргономики, функционального и композиционного анализов, передовых технических требований. Форма изделия в этом случае наиболее точно отображает его практическое назначение (функцию).

Функционализм – формообразование изделия на основе совершенствования функции, т.е. в основе создания изделия лежит прежде всего отработка функции, которой отдается предпочтение перед формой.

Стилизация – конструирование внешнего вида нового изделия по существующему образцу. Стилизация способствует распространению современных форм изделий и модернизации производства.

Стайлинг – конструирование изделий, отличающихся от своих аналогов лишь внешним видом. Постоянная модернизация изделия не вызывает существенной модернизации производства.

Эргономика - наука, изучающая функциональные возможности человека в трудовых процессах с целью создания для него совершенных орудий и оптимальных условий труда, т.е. таких условий, которые, делая труд человека высокопроизводительным и безопасным, в то же время обеспечивают человеку необходимые удобства и экономят его силы, здоровье и работоспособность. Эргономика включает в себя инженерную психологию, антропометрию и ряд вопросов физиологии и гигиены труда.

К основным вопросам эргономики относятся закономерности зрительного восприятия, антропометрические данные, биомеханические возможности человека.

Антропометрия и биомеханические возможности человека. Рабочая зона и рабочее пространство. Основные типы органов управления и индикации. Эргономическая оценка промышленного оборудования

Антропометрия – измерение тела человека. Антропометрические данные кладут в основу проектирования машин, орудий труда, помещений, потребительских изделий, что делает возможным правильную и эффективную эксплуатацию этих предметов. Антропометрические данные включают основные размеры человеческого тела и пределы движения конечностей. Например, средний рост мужчин в Российской Федерации равен 170 см, женщин – 157 см. В процессе проектирования нового и изучения существующего оборудования желательно провести антропометрический анализ, который дает возможность выявить недостатки компоновки отдельных узлов и расположения органов управления. К особенностям биомеханических возможностей человека можно отнести:

1) рука человека двигается лучше и быстрее в горизонтальной плоскости, чем в вертикальной, причем правая - против часовой, левая - по часовой;

2) там, где требуется быстрая реакция, нужно использовать движение по направлению "к себе";

3) движения вперед и назад быстрее, чем движения в стороны;

4) каждое движение должно заканчиваться в положении, удобном для начала следующего движения;

5) при работе двумя руками движения должны быть симметричны и противоположны, а также обе руки должны одновременно начинать и закачивать действия;

6) мускулы меньше утомляются при динамической работе, чем при статической, в связи с этим статическая работа при обслуживании оборудования должна быть сведена до минимума;

7) время переключения органа управления должно быть минимальным;

8) движение менее утомительно, если оно совершается в направлении положительного действия силы тяжести;

9) движения по окружности предпочтительнее, чем прямолинейные;

10) движение под прямым углом изменяется значительно быстрее, чем под тупым; плавно закругленные движения быстрее движений прямолинейных и имеющих резкое и внезапное изменение направления;

11) точные движения лучше выполняются сидя, чем стоя;

12) движения, ориентированные механическими устройствами, быстрее, чем движения, зависящие только от визуальной опенки;

 сила предплечья больше при согнутой руке, чем при вытянутой.

А - рабочее пространство;    Б - зона удобного размещения устройств; В - оптимальное рабочее пространство;   а - зона, удобная для обеих рук; б - расстояние между центрами оптимального рабочего пространства

Эргономический анализ органов управления в основном производится по следующим трем критериям:

1) удобство размещения органов управления;

2) величина усилия, необходимого для переключения рукояток;

3) время, необходимое на переключение и процент неудачных переключений, т.е. переключений, которые не удается выполнить с первого раза.

Оценка двух первых критериев производится путем сравнения параметров, характеризующих органы управления оборудованием, с цифрами, приведенными в таблице, разработанной ЭНИМС. В этой таблице приведены допустимые значения усилий на органах управления металлорежущих станков средних размеров в зависимости от частоты переключения рукоятки, ее расположения и направления усилия, необходимого для ее переключения. Здесь же указаны пределы рекомендуемой зоны расположения органов управления по высоте.

      

Понятие привода, назначение, требования к приводам, основные виды приводов, основные способы регулирования скорости приводов.

 

Привод – совокупность механизмов, передающих движение от источника энергии до элемента, выполняющего заданное движение в станке.

Назначение привода: приводы МРС предназначены для осуществления рабочих, вспомогательных и установочных перемещений.

Их делят на приводы гл.движения (обеспечивают скорость резания) и приводы подач (для координатных и вспомогательных перемещений).

Требования к приводу:

Общие: соответствие осн. хар-к привода (v перемещения, мощности, крутящего момента, хар-ка диапозона регулирования скорости и т.д.)

Технологические требования:

·        обеспечение обработки деталей заданной номенклатуры с заданной производительностью, точностью и параметрами шероховатости;

·        обеспечение заданных конструктивно-технологических требований по хар-кам точности перемещения раб.органа, уровню автоматизации управления приводом, удобство компановки;

·        надежность привода в эксплуатации, особенно ограничение перегрузок при переходных процессах;

·        высокий КПД привода, чтобы был минимум энергетических потерь;

·        ограничение уровня шума (ниже нормы);

·        применение унифицированных типовых стандартизованных покупных узлов-агрегатов, других элементов приводов;

·        рациональные габариты, материалоемкость и стоимость привода.

Виды приводов:В общем случае в привод входит источник движения (двигатель), механизм изменения передаточного отношения, механизмы вкл/выкл реверсирования, исполнительный орган.

В станках применяют приводы:

1.     вращательного движения;

2.     прямолинейного;

3.     периодического (храповые механизмы, мальтийские кресты)

Для главного движения самый распространенный привод – электромеханический (электродвигатель пост. или переменного тока + механическая часть: зубчатые, фрикционные передачи + передаточные механизмы, коробки скоростей, кулисные передачи, кулачковые механизмы, исполнительный орган (как правило шпиндель)).

В станках с прямолинейным (возвратно-поступательным) движением (строгальные, долбежные, протяжные станки) кроме электромеханического используют гидроприводы (гидродвигатель (силовой гидроцилиндр или гидромотор с источником энергии – насосом) + управляющее устройство (дроссели, распределители) + передача к раб. органу)

Особенность станков с ЧПУ: каждый привод имеет свой источник движения (электро- или гидродвигатель).

Виды и способы регулирования скорости:

1.     изменением частоты вращения двигателя;

2.     изменение передаточного отношения между двигателем и раб.органом в приводном механизме

Регулирование может осуществляться:

1.     при постоянной предельной мощности во всем диапазоне скоростей;

2.     при постоянном моменте;

3.     при комбинировании п1 и п2

По характеру регулирования скорости различают ступенчатое, бесступенчатое и смешанное регулирование.

Ступенчатое изменение скорости обеспечивается коробками скоростей, ступенчатыми шкивами, асинхронными двигателями и т.д.

Бесступенчатое – электродвигатель постоянного тока, гидродвигатель, механический вариатор или комбинированный привод.

 Основные параметры технической характеристики приводов главного движения, виды диапазонов регулирования и их выбор. Классификация приводов по назначению, типу и количеству источников движения, характеру регулирования скорости движения рабочего органа.Основные параметры технической характеристики приводов главного движения:

1.     предельные частоты вращения шпинделя (числа двойных ходов) n_max, n_min;

2.     промежуточные значения частот вращения шпинделя n_i;

3.     число частот вращения шпинделя z;

4.     мощность электродвигателя, кВт;

5.     максимальные габаритные размеры заготовки, мм.

Виды диапазонов регулирования:

1.      - диапазон скоростей регулирования;

2.      - диапазон частот вращения;

3.      - диапазон двойных ходов;

4.      - диапазон рабочих подач;

5.      - диапазон диаметров обработки для станков с главным                 вращательным движением заготовки;

6.      - диапазон длин обработки для станков с главным                 возвратно-поступательным движением.

Выбор диапазона регулирования реально в большинстве случаев определяется на основании статистического анализа работы аналогичного оборудования в производственных условиях.

Классификация приводов:

1.     по назначению:

·        гл.движения;

·        движения подач;

·        привод холостых ходов и быстрых перемещений;

·        быстрого поворота на точный фиксированный угол;

·        привод механизмов управления и переключения;

·        вспомогательных механизмов (н-р, зажим и разжим заготовки);

·        активного контроля размеров в процессе обработки;

·        удаления стружки и т.д.

2.     по типу источника движения:

·        электропривод;

·        гидропривод;

·        пневмопривод;

·        гидропневмопривод.

3.     по количеству источников движения:

·        все исполнительные органы получают движение от одного источника через разветвленную кинематическую цепь (токарно-винторезные, токарно-револьверные, токарно-карусельные станки);

·        каждый исполнительный орган получает движение от отдельного источника (станки с ЧПУ);

·        один или несколько раб.органов получают движение от одного или нескольких ист.движения (универсально-фрезерные станки).

4.     по характеру регулирования скорости движения раб.органа:

·        ступенчатое;

·        бесступенчатое;

·        смешанное.

 

Основные параметры технической характеристики приводов подач, виды диапазонов регулирования и их выбор. Классификация приводов по назначению, типу и количеству источников движения, характеру регулирования скорости движения рабочего органа.

Основные параметры технической характеристики приводов подач:

1.     предельные значения подач S_max, S_min;

2.           промежуточные значения подач S_i;

3.           число подач z_S;

4.           мощность электродвигателя, кВт;

5.           максимальные габаритные размеры заготовки, мм.

Виды диапазонов регулирования:

7.      - диапазон скоростей регулирования;

8.      - диапазон частот вращения;

9.      - диапазон двойных ходов;

10.            - диапазон рабочих подач;

11.            - диапазон диаметров обработки для станков с главным                 вращательным движением заготовки;

12.            - диапазон длин обработки для станков с главным                 возвратно-поступательным движением.

Выбор диапазона регулирования реально в большинстве случаев определяется на основании статистического анализа работы аналогичного оборудования в производственных условиях.Классификация приводов:

5.     по назначению:

·        гл.движения;

·        движения подач;

·        привод холостых ходов и быстрых перемещений;

·        быстрого поворота на точный фиксированный угол;

·        привод механизмов управления и переключения;

·        вспомогательных механизмов (н-р, зажим и разжим заготовки);

·        активного контроля размеров в процессе обработки;

·        удаления стружки и т.д.

6.     по типу источника движения:

·        электропривод;

·        гидропривод;

·        пневмопривод;

·        гидропневмопривод.

·         

7.     по количеству источников движения:

·        все исполнительные органы получают движение от одного источника через разветвленную кинематическую цепь (токарно-винторезные, токарно-револьверные, токарно-карусельные станки);

·        каждый исполнительный орган получает движение от отдельного источника (станки с ЧПУ);

·        один или несколько раб.органов получают движение от одного или нескольких ист.движения (универсально-фрезерные станки).

8.     по характеру регулирования скорости движения раб.органа:

·        ступенчатое;

·        бесступенчатое;

·        смешанное.

Ступенчатое, бесступенчатое, смешанное регулирование скорости движения рабочего органа. Знаменатель ряда частот вращения  (чисел подач), его стандартные значения и области применения, выбор. Определение мощности электродвигателя привода.

 

При ступенчатом регулировании скорости движения изменение скорости обеспечивается коробками скоростей, шкивами, многоскоростными асинхронными двигателями; при бесступенчатом – электроприводом постоянного тока, гидроприводом, механическим вариатором, комбинированным приводом.

1.                Сочетание одноступенчатого однофазного электродвигателя с механической коробкой передач (распространенный тип привода).

+ низкая стоимость, высокая надежность, жесткая механическая характеристика, т е при изменении нагрузки на выходе частота вращения не падает, а при изменении частоты вращения коробкой мощность сохраняется до 100 кВт.

2.                Сочетание многоскоростного АЭД с механической коробкой.

 + упрощается конструкция механической коробки, можно переключать скорости на ходу.

 - при изменении частоты вращения вала ЭД  меняется мощность ЭД. Используют до 30 кВт.

3.                Односкоростной АЭД, механический вариатор, механическая коробка скоростей.

Слабое звено – вариатор. Применяют редко из – за вариатора (недолговечность ремней).

4.                Многоскоростной АЭД с механическим вариатором.

Применяют редко из – за того, что при изменении частоты меняется мощность.

5.                Односкоростной ЭД с гидроприводом и механической коробкой передач.

Особенность: в нижней части диапазона регулирования частоты вращения осуществляется за счет изменения производительности насоса. Частота вращения увеличивается, крутящий момент постоянный, мощность увеличивается. В верхней части диапазона регулирования частоты вращения мощность постоянна, крутящий момент уменьшается, коробка дается не в нагрузку, а для увеличения диапазона регулирования.

Чаще приводы проектируют ступенчатыми. Для обеспечения рационального использования станка частоты вращения между минимальной и максимальной должны давать постоянное падение скорости при переходе с соседних частот. Рус. академик Гадомен доказал, что частоты вращения целесообразно изменять по геометрической прогрессии. Для всех интервалов ряда частот вращения шпинделя абсолютные и относительные потери скорости будут одинаковы.

Где - знаменатель геометрического ряда;

       - число скоростей.

Задаваясь значением z можно найти знаменатель геометрического ряда:

Значения, вычисленные по формулам или по графику округляют: z – до ближайшего большего целого;  - до ближайшего нормализованного значения; диапазон регулирования пересчитывают. При выборе знаменателя  и числа ступеней изменения скорости необходимо учитывать: все значения  должны быть нормализованы (табл.) для того, чтобы можно было нормализовать ряды частот вращений(двойные ходы, подачи), чтобы упростить кинематический расчет, а так же проектирование станка в целом, для упрощения модернизации, для нормирования станочных работ, сокращения подготовки производства, унификации узлов и т д

Значения знаменателя определены на основании:

·                   ГОСТ 8032 – предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел должны представлять собой десятичные ряды геометрической прогрессии со знаменателем

в приводе станков применяются приводы, частота вращения в которых изменяется при переключении полюсов.

Либо у трехскоростного

·                   Отраслевой стандарт рекомендует применять знаменатели ряда 1,26; 1,41; 1,58 для приводов в виде коробок.

·                   Для станков средних размеров , если нет каких –либо других условий, пожеланий заказчиков.

·                   При наличии быстросменных зубчатых колес применяют .Станки для массового и серийного производств перенастраиваются редко.

·                   В станках с большим диаметром обрабатываемых деталей  должно быть маленьким

·                   В станках с небольшими диаметрами обрабатываемых деталей  должно быть большим

·                   В приводе могут применять 2 значения . В средней части диапазона частот вращения (используемый наиболее часто) применяют меньшее значение (чаще частоты вращения), а для крайних участков  больше (отношение частот больше).

·                   Желательно, чтобы число ступеней частот вращения было 2 и 3 (количество передач в группе с одного вала на другой должно быть 2,3,4,6,8,9,12,16,18,24,27,32,36).

·                   Значение z не должно быть большим, так как это усложняет конструкцию коробки скоростей с одной стороны, а с другой стороны как можно больше, стремясь к бесступенчатому приводу.

Источники движения в приводах:

·                    Электродвигатель постоянного или переменного тока

·                    Гидродвигатель используется в гидроприводе (гидроцилиндр или гидромотор с источником энергии – насосом + управляющие устройства(дроссель, распределитель) + передача к рабочему органу)

Станки с ЧПУ. Особенность: каждый привод имеет свой источник движения (электродвигатель, гидродвигатель)

Определение мощности электродвигателя привода.

В общем случае мощность двигателя привода равна:

, где  полезная мощность;

расходуемая мощность на преодоление сил трения.

; ; ,

Где максимальная тяговая сила;

максимальная скорость рабочей подачи.

Токарные станки

Сверлильные станки

Фрезерные станки

, где мощность, рассчитанная на преодоление сил трения на холостом ходу; дополнительная часть мощности, рассчитанная на преодоление сил трения при работе под нагрузкой.

Цели и задач кинематического расчета, его последовательность. Понятие о группе передач и множительной структуре. Структурная формула и характеристика группы подач. Конструктивные и кинематические варианты.

 

Целью кинематического расчета является получение требуемого числа z  частот вращения или частот в требуемом диапазоне регулирования и с необходимой точностью. Исходными данными для расчета могут являться число ступеней z, , max или min значением частоты вращения или подачи z, ,, , , , R в различном сочетании этих параметров.

Последовательность кинемат. расчета:

1)                выбор варианта кинематики привода. Для кинемат. расчетов приводов  используют: аналитический, графоаналитический

2)                строится СТС и ГЧВ или ГЧП.

СТС для того, чтобы в наглядной форме выявить все возможные варианты и выбрать оптимальный вариант структуры кинематических цепей привода.

ГЧВ строится для определения конкретной величины передаточного отношения привода и частот вращения всех валов.

Группой передач называется совокупность передач, связывающих вращение двух соседних валов. Если отдельные группы передач последовательно соединить между собой, то получится структура называемая множительной.

Структура называется множительной, т. к. число частоты вращения ее выходного вала  получается перемножением числа передач в группах, образующих данную структуру. Число частот вращения определяется по структурной формуле, которая в общем виде записывается:

где  ,,,…- число передач в соответствующих группах,

к- число групп передач в структуре

Каждая группа передач имеет так называемую хар-ку.

Характеристикой группы передач называется показатель степени Х при знаменателе геом. ряда , показывающий во сколько раз изменяется частота вращения выходного вала структуры при переключении передач в данной группе и неизменных передачах в остальных группах.

Группы могут быть:

а) основной (если при переключении передач внутри нее на выходе переходим на соседнюю частоту и хар-ка этой группы основной 1)

б) первая переборная группа, хар-ка равна числу передач в основной группе;

в) вторая и последующая переборные

Последующая переборная группа имеет большую хар-ку и диапазон регулирования, поэтому отношение:

 

Для коробки скоростей -8, для коробки подач-14.

Конструктивные и кинематические варианты.

В принципе любая из групп передач может находиться на любом месте в структурной формуле, это определяет конструктивные варианты. Количество конструктивных вариантов определяется по формуле

где  -общее количество групп передач в структуре;

       - число групп передач с одинаковым количеством передач

В общем случае оптимальным является вариант, по которому одна группа имеет наибольшее количество передач, а количество передач в группах уменьшается  выходному валу.

Аналогично каждая из двух передач может являться основной, первой, второй и т. д. переборной.

Оптимальным кинематическим вариантом является тот, по которому основная группа стоит на первом месте в структурной формуле и имеет наибольшее количество передач.

Порядок построения СТС и ГЧВ, их характеристика, назначение, выбор оптимального варианта.

 

Исходные данные:

  – структурная формула                 z = 6 = 3(1)·2(3); z = 6 = 3(2)·2(1)

Если изменить порядок следования групп (сначала двойной блок, потом тройной), получим:

                                                 z = 6 = 2(1)·3(2); z = 6 = 2(3)·3(1)

Порядок построения СТС.

1) На равных расстояниях проводят столько горизонтальных линий, сколько скоростей имеет привод;

2) На равных расстояниях проводят вертикальные линии на одну больше, чем число групп передач. Поле между двумя вертикальными линиями отводится для одной группы передач. Проставляются римскими цифрами номера валов (они могут идти не по порядку), на СТС нет постоянных передач;

3) Над СТС над соответствующим полем в порядке конструктивного расположения групп в приводе указывают число передач в группе Р_i и ее характеристику X_i;

4) На середине первой левой вертикали намечают точку О, из которой симметрично горизонтали проводят лучи в количестве, равном Р_i, и с расстоянием между концами лучей на следующей вертикали, равным Х_i;

5) Из каждой полученной точки на второй и последующих вертикалях аналогичным путем проводят лучи для второй, третьей и т.д. групп передач.

Пример: z = 6 = 2(3)·3(1)

Порядок построения ГЧВ.

1) На равных расстояниях проводятся горизонтальные линии в количестве, равном количеству скоростей (или больше), и им присваиваются снизу вверх частоты вращения, начиная с n₁=n_min, потом n₂ и т.д. (в числах) из стандартного ряда значений, их столбика с соответствующим φ;

2) На равных расстояниях проводят столько вертикальных линий, сколько валов в проектируемом приводе, и нумеруют каждую вертикальную линию римскими цифрами, как на кинематической схеме;

3) Намечают цепь передач от первого вала к выходному по правилам:

  а) на крайнем левом (первом) валу ставят n_эд;

  б) построение ведут в строгом соответствии с принятым вариантом СТС (количество передач и характеристика);

  в) линия, соединяющая на графике 2 точки валов, обозначает передачу с передаточным числом i = φ^m, где m – число интервалов, перекрываемых лучом. Если луч отклоняется вниз, то m < 0.

Пример:

Для рационального построения кинематики привода для каждого значения φ для коробок скоростей и подач есть допустимые значения характеристики.

Выбор оптимального варианта кинематики.

I. Выбор оптимальной СТС.

1) Диапазон регулирования последней переборной группы должен быть наибольшим (φ = 1,26; Х_max = 9). Поэтому исключить из рассмотрения варианты, не удовлетворяющие этому условию.

2) С уменьшением частоты вращения вала при постоянной мощности крутящий момент увеличивается, а значит и увеличиваются размеры деталей передач привода («веерообразность»);

3) В качестве последней переборной группы выбирают группу с наименьшим числом передач.

II. Выбор оптимальной ГЧВ.

1) Стремиться, чтобы передаточные отношения были в пределах от 1/4 до 2. Число интервалов между лучами в соответствии с таблицей 3;

2) Для уменьшения крутящих моментов и массы деталей стремиться, чтобы лучи на ГЧВ на промежуточных валах занимали более высокое положение;

3) Желательно, чтобы число передач в группах уменьшалось от электродвигателя к шпинделю;

4) Не рекомендуется устанавливать на шпинделе станка 3 и более колес (прогиб шпинделя, вибрации). Колеса следует располагать ближе к передней опоре. Если есть одиночная передача, то ее лучше оставить на шпинделе;

5) При установке на валу коробки тормоза, муфт и т.д. не следует располагать на этом валу больше двух колес;

6) Характеристики групп должны увеличиваться от эл. двигателя к шпинделю;

7) Требуемое число z привода нужно стремиться получить при меньшем числе групп передач (меньшем количестве валов, подшипников, отверстий в корпусе);

8) Желательно уменьшить номенклатуру колес, используемых в коробке.

Расчет чисел зубьев передач МРС, действительного ряда частот вращения (чисел подач) и его отклонения от стандартного ряда.

 

Сумма чисел зубьев в каждой группе передач должна быть не больше 100…120. Модуль всех передач группы должен быть одинаковый (сумма чисел зубьев каждой передачи должна быть одинаковой). Минимальное число зубьев зубчатого колеса в передаче:

[Z_min] = 18…20 – для главного движения (лучше с 21);

[Z_min] = 16…17 – в приводе подач;

[Z_min] = 14 – для механизмов управления;

[Z_min] = 10…12 – для реечной шестерни.

Способы определения чисел зубьев.

1. Наименьшего кратного.

Передаточные отношения заменяются отношением целых чисел, находится их сумма, и определятся наименьшее кратное этих сумм. Затем по целым числам и наименьшему кратному определяется число зубьев всех колес группы. Если минимальное число зубьев меньше допустимого значения, то вводится коэффициент коррекции. Это отношение допустимого минимального к наименьшему расчетному числу зубьев с округлением до ближайшего большего целого.

;           

                                                    

;                  

;          

;               

 – наименьшее общее кратное.

[Z_min] = 18…20;    

                                                 Z1=21       

                                                         Z2=33

             Z_наим = 7     К_кор = 3      Z3=24       

                                                Z4=30

                                                   Z5=27       

                                                   Z6=27

2. Метод задания чисел зубьев по наименьшему зубчатому колесу в группе.

Самое маленькое колесо в группе передач спрятано за лучиком, который имеет наибольший перепад в группе (вниз или вверх). Если для главного движения, то число зубьев для колеса принимаем 21 (19). Определяем Z1.

Z_min = Z1 = 21

3. Табличный метод.

В зависимости от передаточного отношения i и суммы чисел зубьев в передаче по таблицам выбирают значения чисел зубьев.

После разработки кинематической схемы привода (схема и числа зубьев) определяются фактические частоты вращения шпинделя и сравниваются с выбранными нормальными. Отклонения должны находится в пределах:

Если не попадаем, меняем числа зубьев.

 

Отклонения множительной структуры (структуры со связанными колёсами, с совпадением скоростей, ломаным геометрическим рядом, перебором, многоскоростным электродвигателем и двигателем постоянного тока).

Связанными являются такие ЗК, которые принадлежат к 2-м смежным группам передач, т.е. работают ведущими и ведомыми.

+ Сокращается номенклатура ЗК, уменьшаются осевые габариты, сокращается металлоёмкость привода и трудоёмкость изготовления.

- Некоторое увеличение радиальных габаритов из-за увеличения нагрузки на связанные колёса. Сложнее кинематический расчёт.

1)    Односвязанное колесо. Расположение связанного колеса самое простое i₁=i₂=1.

При применении односвязанного колеса, число ЗК сокращается на одно, незначительно, но сокращаются осевые габариты. Кинематический расчёт без изменений.

2)    Двухсвязанные колёса. Число колёс меньше на 3, осевые размеры уменьшаются на ширину 4 ЗК.

3)    Трёхсвязанные колёса. Колёс меньше на 3, осевые размеры уменьшаются на ширину 7 ЗК. Проблема – не обеспечивают изменение скоростей по геометрическому ряду, поэтому, как правило, не применяются. Используются в механизмах с вытяжными шпонками, в механизмах цилиндров механических передач.

 

 

 

Совпадение скоростей

В обычных множительных структурах характеристики групп передач: основной х₀=1, первой переборной х₁=Р₁, второй переборной х₂=Р₁Р₂ и т.д. При этом иногда диапазон регулирования последней переборной группы оказывается больше допустимого. В этих случаях, с целью сохранения принятой множительной структуры, за счёт сокращения общего диапазона регулирования, уменьшают характеристику последней переборной группы до допустимых значений; это ведёт к совпадению ряда скоростей на последнем валу и уменьшению общего числа ступеней привода.

Вариатор

В приводах станков иногда удобно применять вариаторы. При небольшом диапазоне регулирования чисел оборотов используются только вариаторы, если же требуемый диапазон больше диапазона бесступенчатого регулирования, то вариаторы комбинируют с шестерёнными коробками и в этом случае диапазон регулирования привода R_n=R_mR_б,

где R_m – диапазон регулирования коробки,

R_б – диапазон регулирования вариатора.

Для того чтобы ряд чисел оборотов в пределах от n_min до n_max был непрерывным, коробка скоростей должна иметь ряд таких передаточных отношений, чтобы при i₁ получался бесступенчатый ряд от n_min до n_minR_б, при i₂ – от n_minR_б до n_minR²_б …, и при i_m – от n_minR^m-1_б до n_minR^m_б, где m – число ступеней коробки. Отсюда видно, что знаменатель ряда передаточных отношений коробки

К<1 – коэффициент проскальзывания вариатора. Например:

Переборы

Для получения более низких частот вращения шпинделя. Движения передаётся с 1 на 3 вал; i=1, либо Z₂/Z^’₂* Z₃/Z^’₃, i₁=i₂=

Многоскоростные двигатели

В МРС используют 2-х, 3-х и 4-х скоростные двигатели. При переключении полюсов в 2 раза, синхронные частоты вращения уменьшаются тоже в 2 раза (750 и 1500; 750 и 3000; 750, 1500 и 3000).

Есть электродвигатели: 750/1000/15000

                                      500/1000/1500/3000

На станках, где нужен геометрический ряд частот вращения, можно применять только двигатели с удваивающейся частотой .

При применении в приводе станка многоскоростного электродвигателя и коробки скоростей число ступеней скоростей на выходе Z=y*m, где

у – число ступеней ЭД;

m = k*E₂ – число ступеней коробки;

k – целое положительное число.

yk=Z/E₂

Z должно быть кратно Е₂

Z/E₂ должно делиться на 2 или 3, в зависимости от числа ступеней ЭД.

Пример:

Z=24, φ=1.12, E₂=6, yk=24/6=4

у=2, к=2, m=2*6=12

у=4, к=1, m=1*6=6

4-х скоростного ЭД с удваивающейся частотой нет.

Коробка должна иметь 12 скоростей

При применении многоскоростного ЭД, его рассматривают как электрогруппу.

Характеристика электрогруппы:

ЭД постоянного тока

Можно получить любую скорость

,

где Р_Э – число ступеней скоростей ЭД

m – число ступеней коробкию.

 

 

 

Шпиндельный узел – главный узел станка от которого зависит точность обработки поэтому к нему предъявляются особые требования.

Точность вращения устанавливается соответствующими ГОСТами в зависимостиот типа и назначения станка. Регламентируются следующие параметры: радиальное биение центрирующей шейки шпинделя, конического отверстия, осевое биение шпинделя, торцевое биение опорного буртика шпинделя.

Жесткость ГОСТами не регламентирована. Жесткость шпинделя устанавливается исходя из баланса жесткости станка (система СПИД). И эти нормы регламентированы ГОСТами. Наибольшее вляние на жесткость оказывает диаметр шпинделя. Межопорное расстояние влияет на деформацию шпинделя. При проектировании следует стремиться с одной стороны к увеличению жесткости(увеличение диаметра), с другой стороны при этом падает быстроходность. Результатом расчета на жесткость является величина прогиба конца шпинделя которая должна быть на радиальное биение шпинделя. А максимальный прогиб между опорами не больше 0,0002 от расстояния между опорами.

Виброустойчивость определяется динамическими свойствами – амплитудой колебаний переднего конца шпинделя и частотой собственных колебаний. Виброустойчивость станка на 40-50% определяется параметрами шпиндельного узла. Чем выше собственная частота и меньше резонансная амплитуда тем лучшими динамическими показателями обладает шпиндельный узел.

Быстроходность шпинделя определяется конструктивными и технологическими особенностями станка. Быстроходность оценивается по произведению частоты вращения шпинделя и диаметра передлнего подшипника. (nÄd)

Установка каждого дополнительного подшипника снижает быстроходность на 25%, применение керамических подшипников повышает быстроходность до 2х раз.

Несущая способность шпинделя

Для большинства шпиндельных опор несущая способность и выбранная по критериям жесткость предельно допустимая статическая нагрузка подшипника соответствует предъявляемым к шпиндельным опорам требования, применяются опоры с высокой несущей способностью.

Долговечность шпиндельных опор ГОСТами не регламентируется. В паспорте устанавливается срок службы. Ниже срок службы у расточных и шлифовальных станков.

Теплостойкость. Допускаемый нагрев подшипников шпиндельных опор зависит от точности станка. Гостами устанавливается 50^о плюс комнатная температура. Практикой установлены следующие значения для станков Н 60-70^о, П 50-55⁰, В 40-45⁰, А 35-40⁰, С 28-30⁰ Нагрев опор приводит к изменению натяга в подшипниках, снижается несущая способность, уменьшается жесткость.

Быстрота и точность закрепления инструмента или заготовки в шпинделе, возможность автоматизации.

Минимальные затраты на изготовление, сборку, эксплуатацию шпиндельного узла.

Преречисленные требования могут быть обеспечеты правильным выбором: материала и т/о, конструкции опор, допуска на размеры, технологические условия сборки и регулировки, правильная эксплуатация, своевременная(постоянная) смазка.

Конструкция шпинделя зависит от типа, размера, класса точности и других характеристик станка.

 3 разновидности шпиндельных узлов:

а) шпиндели со сквозным отверстием и наружным или внутренним посадочным отверстием под ТО;

б) шпиндели с несквозным отверстием и внутренним посадочным отверстием под ТО (сверлильно-расточная группа);

в) Шпиндели не имеющие сквозного отверстия ( шлифовальные).

Технические требования:

1) точность размеров

2) точность формы поверхности

3) точность расположения поверхностей

4) качество поверхностей

5) для высокоскоростных шпинделей – допустимый дисбаланс

Точность размеров:

 Точными должны быть диаметральные размеры опорных поверхностей и посадочных поверхностей под технологическую оснастку (ТО). Обычно 6 кв., в прецезионных – 5кв.

Посадочные поверхности под  зубчатые колеса  7 кв. реже 6, остальные по 9-12 квалитету. Резьб. Поверх.отверстия 6 степени точности, остальные наружные 8, внутренние – 7.

Точность формы поверхности:

Регламентируется для опорных и посадочных отверстий. Допуск формы ответственных поверхностей шпинделя для станков нормальной точности не более 50% допуска соответствующего диаметрального размера, повышенной – 25%, для станков Б и В -  5-10%.

Отклонение от круглости поперечного сечения и профиля продольного сечения диаметра 100..120 мм подшипники качения: 3…0,8 мкм, отклонение продольного сечения 2,5…0,6 мкм, для подшипников скольжения отклонение от круглости 1,5…0,3 мкм

Посадочные отверстия под ТО отклонения от круглости 15…3 мкм

Точность расположения поверхностей:

Наиболее важным для точности вращения шпинделя торцевых опорных поверхностей. Под подшипники относительно подшипниковых шеек допуск торцевого биения 4…1 мкм. Отклонение от соосности опорных и посадочных поверхностей 10…3 мкм.

Качество поверхностей:

Шероховатость поверхностей: опорные под подшипник качения 0,4…0,01 мкм, скольжения – 0,2…0,01 мкм. Наружные посадочные под ТО 0,4…0,1 мкм, под внутренние – 0,4…0,01 мкм. Под ЗК 0,8…0,2 мкм. На остальные поверхности 6,3…1,6 Ra.

Требования по твердости зависят от материала и т/о.

Подшипники качения: норм. 40-45HRC, повыш. 48-52HRC, выше.до 65 HRC

Подшипники скольжения: норм. 50-56HRC, повыш. 56-62HRC, выше.до 68 HRC.

Шпиндели сложной формы ст. 50Х, 40ХГТ объемная закалка тв. до 60 HRC. Для прецезионных станков низкоуглеродистые стали 20Х, 18ХГТ + цементация + закалка. Для слабонагруженных высокоточных станков для уменьшения внутренних напряжений применяют азотируемые стали 38ХМЮА + закалка до  68 HRC. Шпиндели большого диаметра с отверстиями иногда выполняются из чугуна  СЧ20.

Допустимы дисбаланс:

Предъявляется только к высокоскоростным шпиндельным узлам, балансируется не только не только шпиндель, но и все составляющие, а также в сборе. Для станков нормальной точности дисбаланс не более 20-30 гÄсм, для прецезионных станков 1-2 гÄсм.

Выбор типа передачи на шпиндель(зубчатая или ременная) зависит в первую очередь от частоты вращения и от величины передаваемой силы. Зубчатая передача более проста и компактна и передает значительные крутящие моменты. Однако из-за ошибок шага она не сможет обеспечить высокое качество обработки на прецезионных станках а в станках с переменными силами резанья уменьшает плавность вращения шпинделя и возрастают динамические нагрузки в деталях коробки скоростей.

Применение ременной передачи получает некоторое увеличение размеров и усложнение конструкции, так как шкив следует устанавливать на самостоятельные опоры что бы разгрузить шпиндель. Однако в этом случае обеспечивается плавность вращения и высокое качество обработки. Для станков с прерывистым резаньем применение ременной передачи снижает максимальные значения крутящих моментов.

 

29.Опоры качения шпинделей(приимущества и недостатки, выбор, особенности расчёта, виды уплотнений, способы создания предварительного натяга, способы смазки). Особенности конструкций быстроходных шпиндельных узлов с опорами качения.

         По виду применяемых опор шпиндели делят на 2 гр:

-опоры качения

-опоры скольжения(гидростатические, гидродинамические, аэростатические)

         Типы опор шпинделя определяют форму посадочных мест, выбираются на основании требований точности и быстроходности.

         В зависимости от быстроходности шпинделя применяют следующие методы смазки: погружение; разбрызгивание; циркуляционное; капельное; масляный туман; под давлением.

Погружение - для шпиндельных узлов практически не применяется из-за потерь в опорах, из-за загрязнённого масла.

Циркуляционное - кроме смазки осуществляет теплоотвод от опор, чаще всего система общая для шпинделя и коробки.

Капельный метод – индивидуально для каждой опоры. Расход масла 1-100 гр/час.

Масляный туман – при вращении з.к., погружённых в масляную ванну и имеющих v>2 м/с(<12) внутри коробки, в которую входит шпиндельный узел образуется взвесь масла во всём объёме, в котором смазывается всё. Масляный туман м.б. создан специальными форсунками (масло распылители).

Под давлением (или проточное) для опор, работающих в особо напряжённых условиях (повышенные частоты вращения). Масло через специальные дозаторы периодически или постепенно впрыскивается м/у сепаратором и кольцом подшипника, преодолевая воздушный барьер, создаваемый телами качения при высоких частотах вращения.

Твёрдые смазочные материалы(консистентная смазка) применяются в шпиндельных узлах при низких частотах вращения. А также для узлов, расположенных вертикально и под углом.

Избыток смазочного материала в опоре ведёт к увеличению трения, повышению температуры и вытеканию смазочного материала.

Уплотнения шпиндельных узлов: для защиты подшипников в шпинделе от проникновения грязи, пыли, охлаждающей жидкости, а также препятствуют вытеканию смазочного материала из подшипника. Чаще всего и лучше применяют бесконтактные лабиринтные уплотнения для уменьшения трения в узле и изнашивания уплотнения. Для надёжной работы нужно, чтобы радиальные зазоры в них были не более 0,2-0,3 мм. При работе в условиях тяжёлой загрязнённости лабир. Заполняют твёрдым смазочным материалом. Иногда применяют продувку воздухом через уплотнения (изнутри). В уплотнениях размещают полости (каналы для отвода смазочного материала в подшипниках).

Конструктивные разновидности шпиндельных узлов: 1 из главных признаков шпиндельного узла является тип опор, наибольшее распространение получили подшипники качения: прецизионные конические и цилиндрические роликоподшипники, упорно-радиальные шарикоподшипники и радиально упорные шарикоподшипники. Подавляющее большинство шпиндельных узлов создаётся на базе типовых конструктивных схем.

Для закрепления внутреннего кольца подшипника в шпиндельных узлах станков Н и П точности применяют корончатую гайку с лепестковой шайбой или 2е корончатые гайки.

В шпиндельных узлах прецизионных станков используют специальные конструкции гаек, имеющие промежуточный самоустановочный элемент. Для обеспечения осевого перемещения инструмента шпиндельный узел монтируется в специальной гильзе (пиноль). Привод осевого перемещения гильзы со шпинделем м.б. ручным или механическим.

Гидродинамические и гидростатические опоры шпинделей, опоры с воздушной смазкой, особенности конструкции и критерии их расчёта. Электромагнитные опоры шпинделей.

Гидродинамические опоры когда требуется высокая и постоянная Vрез (шлифовальные станки). В станках применяют многоклиновые подшипники различной конструкции. Применяют с фасонной расточкой втулок, упругодеформированные втулки и самоустанавливающиеся сигм. Упорные гидродинамические выполняются многоклиновыми со специальными скосами, рабочая ж-ть Н5А,…,Н20А. Рабочий зазор 0,002D.

Недостатки:

-нестабильность положения оси шпинделя при изменении скорости вращения.

-повышенный износ в момент пуска и остановки.

-ограничения ж-ти.

-создание систем для подкачки масла и удерживание его в опоре.

-сложность изготовления, монтажа, эксплуатации.

Гидростатические опоры обеспечивают высокую точность вращения, обладают высокой демпфирующей способностью, что значительно повышает виброустойчивость шпиндельного узла, имеют практически неограниченную долговечность, высокую нагрузочную способность при любой частоте вращения шпинделя. Гидростатические опоры могут быть использованы в качестве датчиков силы в системах адаптивного управления, в качестве приводов микроперемещений.

Принцип действия  гидростатического подшипника основан на том, что при прокачивании масла под давлением от внешнего источника через зазоры между сопряжёнными поверхностями в зазоре образуется несущий масляный слой, исключающий непосредственный контакт поверхностей даже при невращающемся шпинделе. В радиальных подшипниках равномерно по окружности делают полости-карманы, куда через дроссели подаётся под давлением масло от источника питания(насоса). При приложении внешней нагрузки вал занимает эксцентричное положение, зазоры h в подшипнике перераспределяются, что приводит к увеличению давления p масла в одних карманах и уменьшению в противоположных. Уравнения давлений в карманах не происходит вследствие наличия дросселей на входе в каждый карман. Разность давлений создаёт результирующую силу Fc воспринимающую внешнюю нагрузку. Отвод смазочного материала производится через торцы подшипника, иногда и через дренажные канавки, выполненные на перемычках между карманами.

Аэростатические – малые потери на трение, высокая точность вращения, долговечность бесконечна. Применение – высокоточные, высокоскоростные шпиндельные узлы. В качестве рабочей среды используется очищенный и осушённый воздух, давление 0,3-1 МПа. Радиальные аэростатические подшипники имеют 6-12 питающих дросселей, d которых 1-3мм, глубина 0,02-0,04 мм. Рад. Зазор определяется 2мя высотами кармана, отношения к диаметру опоры 2Н/Dоп.

Магнитные опоры применяют в высокоскоростных шпиндельных узлах.

+использование 1 вида энергии

+нет потерь на трение

+экологически чистый.

Наиболее распространены электромагнитные опоры с внешней автоматической стабилизацией.

Несущая система станка(назначение и состав, требования). Базовые детали МРС (требования, классификация, разновидности конструкций, материал, расчёт).

Базовые детали металлорежущих станков служат для создания требуемого пространственного размещения узлов, несущих инструмент и обрабатываемую деталь, и обеспечивают точность их взаимного расположения под нагрузкой. Совокупность базовых деталей между инструментом и заготовкой образует несущую систему станка. К базовым деталям относят: станины, основания, колонны, стойки, поперечины, ползуны, траверсы, столы, каретки, суппорты, планшайбы, корпуса шпиндельных бабок и т.п.

По форме условно можно разделить на 3 группы: брусья – детали, у которых один габаритный размер больше двух других; пластины – один размер значительно меньше двух других; коробки – габаритные размеры одного порядка.

Базовые детали должны иметь:

Первоначальную точность изготовления всех ответственных поверхностей для обеспечения требуемой геометрической точности станка;

Высокую жесткость, определяемую контактными деформациями подвижных и неподвижных стыков, местными деформациями и деформациями самих базовых деталей;

Высокие демпфирующие свойства

Долговечность, которая выражается в стабильности формы базовых деталей и способности направляющих сохранять первоначальную точность в течение заданного срока эксплуатации.

Малые температурные деформации.

Станины: в зависимости от расположения оси станка: горизонтальные и вертикальные. Они несут на себе основные подвижные и неподвижные части станка. Форма поперечного сечения горизонтальных станин определяется требованиями жёсткости, расположением направляющих, условиями удаления стружки и охлаждающей жидкости, размещением в станине различных механизмов, агрегатов, и резервуаров для масла и охлаждающей жидкости.

Основные типы представлены на рисунке

Станина с двойными стенками (б) в 1.3 -1.4 раза жестче, чем станины с одинарными (а), Внутренние полости часто делают замкнутыми и оставляют в них стержневую смесь. Замкнутый профиль имеет гораздо большую жёсткость, чем разомкнутый, а сыпучий материал увеличивает демпфирующие свойства. Применяются так же станины, у которых стружка отводится через окна в задней стенке (в). Сечение станин с наклонной задней стенкой и расположением направляющих на разном уровне (г), обладают высокой жесткостью и создают хорошие условия для отвода стружки, но усложняется конструкция суппортов. Для тяжёлых станков используют (д), для высокопроизводительных гидрокопировальных, многорезцовых станках и в станках с программным управлением (е).

Вертикальные станины (стойки):

Стойки, испытывающие нагрузки в плоскости симметрии (например, вер-сверл) – (а,г). Если  же нагрузка пространственная (например - фрезерные), то делают ближе к квадрату форму (б), это обеспечивает повышенную жёсткость на кручение. Стойки имеют круглое сечение (в), если необходимо обеспечить поворот узлов относительно оси стойки (рад-свер).

Увеличение жёсткости добиваются с помощью поперечных и продольных рёбер. Расстояние между рёбрами <400мм во избежание коробления.

Плиты – служат для повышения устойчивости станков с вертикальными станинами, их применяют в станках с неподвижной заготовкой. Высота не должна быть меньше 1/10 длины плиты.

Коробчатые детали. Жескость коробок увеличивают за счёт увеличения жескости стенок непосредственно в месте приложения нагрузки путём постановки бобышек и рёбер. Отверстия в стенках снижают жёсткость коробок пропорционально соотношению площадей отверстия и стенки.

Салазки и суппорты – при конструировании салазок приходится учитывать противоречия:  уменьшение массы и размеров по высоте, с одной стороны, и увеличение жесткости за счёт увеличения высоты сечения салазок.

Столы – служат для поддержания и перемещения заготовок при обработке:

Бывают подвижные и неподвижные. Подвижные имеют одну систему направляющих, т.е. перемещаются в одном направлении. Столы неподвижные (рад-сверл, протяж. ст.) и подвижные консольные (вер-сверл, попер-строг.) имеют коробчатую форму с внутренними перегородками и рёбрами, повышающими их жёсткость.

Основными материалами базовых деталей, удовлетворяющих условиям стабильности, жесткости и виброустойчивости, являются чугун и низкоуглеродистая сталь. Значительно реже применяют бетон, да и то в качестве материала для оснований или станин. Чугун – дешёвый, хорошие литейные свойства, мало коробиться, но низкие мех свойства. В основном для больших и громоздких конструкций. Углеродистую сталь – для сварных конструкций простой формы. Повышенная жёсткость при той же массе (в сравнении с чугуном), применят в станках при ударных и очень больших нагрузках. Бетон- хорошо гасит вибрации, что увеличивает динамическую жесткость станка. Тепловая инерция, то есть менее чувствителен к изменению температуры, чем чугун, дешевле чугуна, но попадание масла на бетон повреждают его, меры по защите от влаги и масла, также применяют железобетон, обеспечивая такую же жесткость, что и чугун экономия металла 40-60%.

Направляющие МРС (классификация, требования, форма поперечного сечения). Направляющие смешанного трения и качения (преимущества и недостатки, способы регулирования зазоров, создания качения и предварительного натяга, материал, смазка, категории расчета).

Направляющие обеспечивают траекторию движения в конечном счете заготовки (инструмента), точность перемещения узлов и воспринимают внешнюю силу.

         Требования: -точность перемещения подвижного узла,

-эксплуатационная долговечность (малый износ),

-высокая жесткость,

-высокие демпфирующие свойства,

-малые силы трения.

Конструктивные требования:

-простота конструкции и изготовления,

-близость тягового устройства к центру тяжести,

-возможность регулировки зазора, натяга,

-благоприятное расположение в рабочем пространстве.

         Классификация 1-по виду трения м/у подвижными элементами

-скольжения

-качения

-комбинированные

2- по характеру трения

-полужидкостное (по материалу трущихся пар)

                   -чугун-чугун

                   -чугун-сталь

                   -чугун-текстолит и др

-жидкостное (по принципу образования несущего масляного слоя)

                   -гидродинамические

                   -гидростатические

-аэростатические

Полужидкостное возникает на смазанных направляющих, при этом суммараная сила от взаимодействия контактирующих поверхностей деталей и силы вязкого сопротивления смазки не разделяющей полностью эти поверхности. Если смазка полностью разделяет трущиеся поверхности, то трение жидкостное.

3-в зависимости от траектории движения подвижного узла

-прямолинейные

-круговые

4 они же делятся на

-горизонтальные

-вертикальные

-наклонные

5 По форме поперечного сечения

-прямоугольные

-треугольные

-трапецевидные

-цилиндрич

6 Каждую из форм направляющих можно использовать в виде

-охватывающих

-охватываемых

Форма поперечного сечения

 

 

Направляющие смешанного трения (скольжения).

Преимущества +высокая контактная жесткость,

+хорошие демпфирующие свойства,

+надёжная фиксация подвижного соединения после перемещения в заданную позицию

Недостатки: -непостоянство сил сопротивления,

-большие силы трения.

-большая разница м/у силами, необходимыми в начальный момент движения и для поддержания перемещения приводит к скачкообразному движению, особенно при малых скоростях, т.о. ниже точность.

Пути решения:- применение антискачковых масел,

-накладки из антифрикционных материалов.

Материал направляющих:

*СЧ ( часто выполяют как одно целое с базовой деталью).+простота, +дешево, -небольшая долговечность

*стальные , чаще в виде отдельных планок, которые приваривают к сварным станинам, а к чугунным крепят винтами или приклеивают (сталь 20,20Х, 18ХГТ, 40ХФ, ХВГ, ШХ15),

*цвет сплавы (алюминевые бронзы, оловянистые бронзы, цинковый сплав)

+высокая износостойкость, +не бывает задиров, + равномерное усилие перемещения, -дорого,

*пластик, +высок характеристики трения, +хорош антизадирные св-ва, +равномерность усилий, -высокий износ, - проблемы направляющих с кислотами, маслами.

(фторопласт, композиты на основе эпоксидных смол, присадки различных порошков металлических).

Направляющие жидкостного трения.

Жидкостное трение можно обеспечить а) за счет гидродинамического эффекта,

б) гидростатич (подача масла м/у направляющими под давлением)

+нет износа направляющих, +высокие демпфирующие св-ва, +плавность хода,

Направляющие качения

+хорошие характеристики трения, равномерность и плавность движения при малых скоротях, +высокая точность установочных перемещений, +малые потери на трение, небольшое тепловыделение, +простота системы смазки.

-высокая стоимость, -высокая трудоемкость изготовления, -низкое депфирование, -повышенная чувствительность к загрязнению.

Чугун применяют редко, в основном использ стальные направляющие.

Для  устранения вредного влияния зазоров и увеличения жесткости направляющих создают предварительный натяг, который м.б. получен за счет веса узла и внешней нагрузки. Недостаток такого способа натяга -невозможность выбора оптимальной величины натяга и отсутствие регулировки.

Защита направляющих.

Необходима для предохранения от попадания на рабоч поверхность  грязи, мелкой стружки. Отсутствие защиты ускоряет изнашивание, снижает долговечность. Наиболее чувствительны к загрязнению- направл качения.

Применяют:

-войлочное уплотнение(но быстро загрязняется),

-полимерное уплот (защищает от мелких повреждения и от попадания крупной стружки.)

-телескопические щитки (из листовой стали),

-защитные ленты (используют при большой длине хода),

-гармоникообразные меха (увеличивают габариты), изготавл из полимеров.

Расчет направляющих качения:

1)на предельно допустимую нагрузку,

2)на прочность поверхностного слоя и отсутствие пластических деформаций,

3)определение упругих перемещений,

4)долговечность,

5)определяют величины предварительного натяга

Гидростатические и аэростатические направляющие. Комбинированные направляющие. Защита.

Гидростатические -более распространены в МРС чем гидродинамические, обеспечивают жидкостное трение, в т.ч. момент трогания и остановки, а также одинаковый масляный слой при различных скоростях.

-необходимость системы смазки, -необх фиксация узла в заданном направлении.

Гидростат направл имеют карманы, в которые под давлением подается масло, вытекая через зазор наружу, оно создает масляную подушку по всей площади контакта.

По характеру восприятия нагрузки: -незамкнутые, -замкнутые

Комбинированные направляющие. Сочетание направляющих разного типа в одной конструкции. Лучший вариант – направляющие качение+скольжения+облицовка полимерными материалами. «+»:

хорошие характеристики трения; высокая жесткость; демпфирование; беззазорное в главном направлении; дешевле чем направляющие качения.

Элементы качения могут быть на основных (при тяжелых перемещениях), дополнительных и вспомогательных гранях. Остальные грани – полужидкостное трение. Грани скольжение выполняют с частичной разгрузкой роликовыми опорами – повышает точность обработки.

Направляющие с боковыми гранями качения. Использование в станках, где необходимо устранить переориентацию узлов при реверсе (расточные, многооперационные, вертикально-фрезерные…). Гидроразгрузка направляющих п/жидкостного трения – подача масла под давлением. Прим. для наиболее ответственных направляющих. Автоматические системы выбора давления в карманах снижают коэф-т трения, увеличивают долговечность, надежная фиксация узла после перемещения.

Комбинации гидростатических опор и направляющих качения используются в качестве способа создания замкнутых гидростатических опор. Подпружиненные катки обеспечивают надежное замыкание гидростатических опор, даже при отсутствии внешней нагрузки.

Защита направляющих. Необходима для предохранения от попадания на рабочую поверхность грязи, мелкой стружки… Отсутствие защиты ускоряет изнашивание, снижает долговечность. Применяют:

1. войлочное уплотнение. Быстро загрязняется, чаще заменяют;

2. полимерное (комбинированное). Щит. Защита от механических повреждений и попадания стружки;

3. телескопические щитки. В средних, тяжелых станках, при большом ходе узла. Выполнены из листовой стали;

4. защитные ленты. При большой длине хода. Бывают стальные, текстовиниловые, п/а пленка, армированная капроновая сетка. Края ленты смазывают и поджимают;

5. гармоникообразные меха. Высокая герметичность, применяют в шлифовальных и презеционных станках. В сложенном состоянии – увеличивают габариты; по причине провисания добавляют каркас; для защиты от прожига – добавка напыления или фольги.

 Организация ремонта и обслуживания. Назначение, классификация и расчет систем смазки и охлаждения. Модернизация и паспортизация оборудования.

Организация ремонта и обслуживания. Применяется система планово-предупредительного ремонта (ППР). Основные положения:

1. Ремонт оборудования производится через равные, заранее планируемые промежутки времени (межремонтные периоды).

2. Период времени от начала работы станка до его капитального ремонта является ремонтным циклом, станок после этого должен отвечать всем требованиям, предъявляемым к новому станку.

3. Структура ремонтного цикла (чис­ло периодических ремонтов в цикле, их вид и чередование) одинакова для различных типов станков.

4. Длительность межремонтного периода является одной из основных характеристик ремонтного цикла оборудования и устанавливается в зависимости от типа станка и условий его работы.

5. Содержание и трудоемкость работ в плановом ремонте характеризуются числом слесарных и станочных нормочасов.

6. Трудоемкость ремонта определяют с помощью групп ремонтной сложности станка R —коэффициента, показывающего, во сколько раз трудоемкость ремонта данного станка больше, чем трудоемкость ремонта станка-эталона.

7. Объемы ремонтных работ являются средними и допускают отклонения как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения в зависимости от фактического состояния станка.

8. Кроме периодических ремонтов предусмотрено межремонтное обслуживание станков, при котором кроме профилактических мероприятий производят малотрудоемкий ремонт и ремонт некоторых быстро изнашивающихся деталей.

9. Также планируются осмотры и проверки станка на точность для выявления состояния оборудования и уточнения объема ремонтных работ.

Смазка трущихся поверхностей станков устраняет их непосредственный контакт, благодаря чему не только значительно уменьшаются силы трения, но и создаются условия для устранения или резкого уменьшения износа поверхностей. В сопряжениях станков имеют место различные виды трения.

Жидкостное трение — гидродинамическое и гидростатическое (подача смазки под давлением). Жидкостное трение обладает рядом недостатков: усложнение конструкции системы смазки, наличие масляного слоя между поверхностями, величина которого зависит от нагрузки, может нарушить точность перемещения узла. Неполная смазка, когда между поверхностями возникает граничное трение (слой смазки порядка 0,1 мкм и менее) или полужидкостное трение (смешанное трение, одновременно жидкостное и граничное или сухое). В этом случае износ поверхностей значительно меньше, чем при отсутствии смазки, но избежать его полностью нельзя, так как может появиться непосредственный контакт трущихся тел. В качестве смазочных материалов в станках применяются жидкие минеральные масла и густые (консистентные) мази. Преимущественное распространение получили минеральные масла, которые лучше подходят для смазки ответственных быстроходных сопряжений и позволяют более легко осуществлять централизованную смазку с ее циркуляцией и очисткой от загрязнения. Выбор того или иного сорта смазки зависит в первую очередь от скоростей относительного скольжения и нагрузок, действующих в сопряжениях. Наиболее совершенна централизованная смазка, которая надежно обеспечивает смазку всех основных узлов станка.

Особое значение для станков, имеет смазка шпинделей направляющих скольжения. Для смазки направляющих, которая способствует значительному увеличению их долговечности, применяются разнообразные методы. Простейшими, но менее совершенными, являются смазка ручным способом и при помощи индустриальных масленок. Непрерывная подача масла может осуществляться специальными роликами, помещенными в масляных карманах станины, при помощи насоса или при наличии масляной ванны. Для распределения масла по всей поверхности трения на направляющих выполняют специальные смазочные канавки. Также бывает смазка разбрызгиванием, погружением, циркуляционная, капельная, масляный туман и под давлением.

При работе смазочных систем большое значение имеет надежная фильтрация масла, чтобы инородные частицы и продукты износа при его циркуляции не попадали на трущиеся поверхности, так как это приведет к их интенсивному износу.

Система охлаждения. Для снижения тепловой напряженности процесса резания применяются смазывающе-охлаждающие вещества (СОВ). Чаще всего применяют жидкости-эмульсии и масла, с добавками твердых смазывающих веществ (графит, парафин, сернистый молибден и др.). Необходимо, чтобы жидкость наряду с высокими охлаждающими свойствами обладала хорошей маслянистостью и вымывающей способностью, была безвредна для рабочих и оборудования. Охлаждающе-смазочная жидкость может быть подведена в зону резания различными способами, наиболее простой — полив свободно падающей струей. Однако в этом случае смазывающее действие жид­кости ничтожно, так как она почти не попадает в зону контакта инструмента с заготовкой и со стружкой. Кроме того, возникает сильное разбрызгивание жидкости. Лучший эффект дает подача жидкости под давлением причем струя направлена в зону резания. Находит применение также подвод жидкости под давлением, через отверстия в инструменте.

Хороший эффект дает, как правило, охлаждение жидкостью, распыленной при помощи струи сжатого воздуха.

Системы охлаждения обычно включают в себя: насос для подачи жидкости под давлением; трубопроводы и арматуру; фильтры; резервуар для жидкости; иногда применяют устройства регулирования температуры.

Паспортизация. В паспорте изображается общий вид оборудования и общие сведения о нем: тип станка, модель, завод-изготовитель, год выпуска, класс точности, масса, габаритные размеры и др. Паспорт состоит из нескольких разделов: основные данные (размеры предельные перемещения); привод (электродвигатели, ремни, цепи, подшипники, муфты…), кинематическая схема станка; механика станка (частоты вращения шпинделя, числа двойных ходов, крутящие моменты и мощности, подачи, допустимые силы резания, общий к.п.д. и к.п.д. кинематических цепей); гидравлические механизмы; системы смазки; изменения в станке; дата капитального ремонта; принадлежности и приспособления; таблицы настройки станка; схемы управления; электрические схемы; чертежи быстроизнашивающихся деталей и т.п.