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%.