Основы конструирования (стр. 7 из 20)

—     для деталей типа плит – арочные,коробчатые, ячеистые и сотовые конструкции.

Схема    1

Приводной элемент ШУрасположен между опорами.

Этасхема типична для токарных, фрезерных станков и для многоцелевых станков с ЧПУ.

Радиальноеупругое перемещение шпинделя в расчетной точке слагается из следующихперемещений:

d_1Q– тела шпинделя от силы Q в ПЭ ;

d_2Q – деформация опор от силы Q ;

d_1Р  – тела шпинделя от силы резания P ;

d_2Р   – деформация опор от силы Р.

l– межопорное расстояние; а –вылет шпинделя (консоль); в –расстояние от переднейопоры до   сечения ПЭ;       J₁–среднее значение осевого моментаинерции консоли; J₂ –среднее значение осевого момента инерции в МОР;S₁ и S₂ – площади поперечных сечений; Е–модуль Юнга материалашпинделя; G=E/[2(1+m)] – модуль сдвига; j_a и j_b–радиальная жесткость передней и задней опор; Є–коэффициент защемления в передней опоре.

Упругое перемещение переднегоконца шпинделя, слагающееся из всех названных выше перемещений, но без учётазащемляющего момента:

С учётом действиязащемляющего момента в передней опоре перемещение переднего конца шпинделя:

 Угол поворота (рад) впередней опоре:

В зависимостях (1) и (2) и впоследующих под P и Q понимают составляющие сил, приведённые к одной плоскости.

Перед Q принимают знак (+),если силы P и Q направлены в одну сторону, и знак (–), если они направленыпротивоположно.

Введя в зависимости (1) и (2)безразмерное отношение l=l/a, характеризующая относительную длину межопорной частишпинделя, из уравнения  dd/dl=0 находят l_opt –оптимальноепо условию жёсткости® и соответствует l_opt.

Схема . приводнойэлемент расположен на задней консоли на расстоянии С от задней опоры.Этот случай,– для внутришлифовальных станков и отделочно расточных головок.

Перемещение переднего концашпинделя с учётом защемляющего момента в опоре шпиндельного узла:

^{P  Q}  эквивалентно

_P¯  ^Q ® перед Q противоположный знак.

При e=0; d=d₁+d₂.

Схема ® . Шпиндельне нагружен силами от привода. (Например, мотор–  шпиндели )®в прецизионных станках.  

Расчеты базовых деталей нажесткость. Несущая система и базовые детали.

Несущей системой называетсясовокупность деталей и узлов МРС, обеспечивающих правильное расположениеинструмента и обрабатываемой детали,– шпиндельный узел и базовые детали (узлы):станина (направляющие), стойки, корпуса коробки скоростей и подач, задниебабки, суппорты, планшайбы, столы, которые воспринимают силы резания при обработке.

Жесткость МРС связана с егокомпоновкой. Применяют жесткие замкнутые конструкции (предпочтительно –симметричные).

 

Для снижения величиныдеформаций применяют материалы с высоким модулем Е.

Для базовых деталей среднихразмеров и несложной формы рекомендуется–серый чугун СЧ 21–40 (HB 200...220).

Для тяжелонагруженныхстанин: марки СЧ 28–48 или СЧ 38–40.

Для специальных станковцелесообразно корпусные детали выполнять сварными из низкоуглеродистой листовойстали (Ст3 и Ст4, d_ст=8...12мм.

Применяют также железобетон.

Наиболее ответственнымиэлементами станины являются направляющие.

Точность изготовлениянаправляющих и стабильность отклонений от прямолинейности и плоскостностиопределяют точность обработки изделий.

В МРС применяют направляющиескольжения , качения и комбинированные.

НС с полужесткой смазкой,обладающие высокой контактной жесткостью, применяют в универсальных МРС, когданецелесообразно применение более совершенных (и соответственно дорогих) типовнаправляющих.

В быстроходных и точныхстанках с ЧПУ применяют направляющие качения (НК) , комбинированные или ГСН(гидростатические).

Выбор конструкции иматериалов НС с полужидкостной смазкой определяется требованиями, —

–     точности движения по направляющимрабочего узла;

–     жесткости;

–     min сил трения в направляющих.

Направляющие рассчитывают на, —

*          износостойкость,

*          жесткость.

При расчете наизносостойкость определяют max – давление между трущимися поверхностями исравнивают с допускаемым давлением, которое для крупных направляющих МРСнормальной точности принимается [ P ] _max = 2,5...3 MПа;

–     для прецизионных и тяжелых МРС [ P] _max = 1...2 MПа;

–     для шлифовальных станков (условияабразивного износа), [ P ] _max = 0,05...0,08 MПа.

В расчете на жесткостьопределяется смещение инструмента по направлению , которое более всего влияетна точность обработки.

Для этого определяют средниедавления на направляющие от сил резания и веса подвижного узла.

Принимают допущение, чтоконтактные перемещения в направляющих прямо пропорциональны средним давлениям.

Используя нормированныйкоэффициент контактной податливости С = 10 мкм мм² Н^-1 ,определяют смещение инструмента d , обусловленное поперечными угловыми перемещениями подвижного узла.

N. B. Значение d должно составлятьчасть 10% из общего баланса допускаемого отклонения размера обрабатываемойдетали , которые отводятся для несущей системы МРС.

Расчеты направляющихприведены в учебной и справочной литературе, например Кочергин А. И. “К и Р МРС иСК”;”Курсовое проектирование. Учебное пособие для вузов” — Мн: “ВШ”,1991 г,стр. 264...298.

Тяговые устройства (ТУ) – предназначены для перемещения подвижных узлов станкапо направляющим.

К ТУ предъявляются следующиеосновные требования, —

*          высокая чувствительность дляобеспечения малых перемещений без скачков;

*          обеспечение заданного законадвижения;

*          быстродействие при переходныхпроцессах;

*          большая жесткость , котораяопределяет точность обработки на статичных и динамичных режимах;

*          беззазорность передач: особенно вслучаях закономерных нагрузок и при автоматизированной обработке.

В автоматизированных МРСприменяют следующие типы ТУ :

В–Г К , кулачковые механизмы,гидростатические передачи В–Г ,следящие гидроприводы (ГЦ) и др.

Перспективными , особенно длястанков с ЧПУ , являются линейные ЭД , применение которых позволит исключитьвсе названые виды передач.

Тяговые устройства привода подачи.

Передача винт–гайкакачения обладает свойствами ,позволяющими применять её как для привода подач без отсчета перемещений(универсальные МРС, силовые столы агрегатных станков) , так и в приводах подачи позиционирования станков с ЧПУ.

Для ПВ–ГК  характерны, —

*          высокий КПД (0,8...0,9);

*          небольшое различие между силамитрения движения и покоя

*          изначальное влияние частотывращения винта на силу трения в механизме;

*          полное отсутствие осевого зазора.

Недостатки : высокая стоимость , пониженное демпфирование ,отсутствие самоторможения.

Устройство и размерыпередачи. ПВ–ГК состоит из винта 1 ,гайки 2 , шариков 3 и устройств для возврата шариков.

Обычно применяют передачи снаиболее технологичным полукруглым профилем резьбы : r_в = r_г» (1,03...1,05) r₁ – для снижения контактныхнапряжений.

Размеры элементов ПВ–ГКстандартизованы (ГОСТ 25329–82).

Расчет передачи винт–гайка качения (В–ГК).

Исходные данные и цель расчета.

ПВ–ГК выходит из строя врезультате , —

*          усталостного разрушенияповерхностных слоёв шариков , гайки и винта;

*          потери устойчивости винта;

*          износа элементов передачи и сниженияточности.

Возможные причины, —