Проников А.С. 1995 Т.2 Ч.1 (830965), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Для тяжелых станков приведенные значения допустимых давлений уменьшают в 2 раза. При расчете направляющих качения составляют аналогичную схему для определения сил, действующих на тела качения. Статическую неопределимость раскрывают, принимая ряд экспериментально проверенных допущений.
Например, для схемы, показанной на рис. 4.24,, по Рис. 4.24. Схема действия внешних сил и реакций в опорах качения рекомендациям фирмы ТНК (Япония) используют следующие зависимости: при действии тол~ко силы Р, ~ ъа.= Й4х= РА/ (2~0), Л1у К4у=Рх~4/(И) з при действии только силы Р„ К~,=К~„=Р„/4+Р„Ц (2Ц, Й2з~= Йзх = Рх/4 — Рх~2/ (2~0); 'при действии только силы Р„ К1=йа*= Р~Ч Яо), К1 у= Кау = Ру/4+ РуЦ (21о), Я2„= Яз„=Р„/4 — Р,12/(21о) . При расчете направляющих качения на прочность устанавливают условия, не допускающие появление пластического деформирования тел качения. Это условие соответствует неравенству Ртах '= ~~Р~~ где Р,„=давление на площадке контакта наиболее нагруженного тела качения; ~Р~ — допустимое давление на площадке контакта (табл.
4.6). ~Параметр Р,, Па, оценивают по следующим формулам: для шариковых направляющих Для прецизионных станков допустимые значения параметра К приведены в табл. 4.7. При этом прецизионное исполнение характеризуется следующими параметрами: суммарное отклонение от прямолинейности сопряжения направляющих на длине контакта а1=7... 10 мкм; 4.7. Допустимые значения давления К в зависимости от материала, термообработки и типа направляющих качения;~81 Давление К, Па, для направляющих из стали при Тип направляющих качения~ сквозной закалке закалке ТВЧ азотироваиии Шариковые Роликовые: короткие ролики длинные ролики 0,2 200 150 20 ~15 150 ЛОО 180 130 извернутость направляющих на длине контакта а~=7...10 мкм; несовпадение углов призм сопрягаемых деталей аз~20"; разноразмерность тел качения а4~2 мкм.
При менее жестких требованиях к точности изготовления направляющих качения значения .параметра Л должны быть ниже тех, которые указаны в табл. 4.6. Так, при а1=15...20 мкм, а2=0,02 мм на длине 1000 мм и а4=3,мкм параметр К нужно назначать на 30 — 40% ниже значений, указанных в табл. 4.6.
4.3. Расчет направляющих на жесткость. Автоматизированный расчет энергетическим методом Контактная жесткость направляющих, которая играет решающую роль в деформировании всей системы, во многом определяет работоспособность подвижных узлов станка. Расчеты контактной жесткости направляющих основаны на следующих допущениях Я. 1. Контактирующие тела рассматривают как массивы, а в ряде случаев — как балки или плиты на упругом основании.
Используют модель упругого основания, при которой сближение ~в стыке зависит от давления только в данном сечении (гипотеза Винклера). 2. Зависимость между смещениями и давлениями в направляющих принимают линейной. Возможность использования линейной зависимости подтверждена о~бработкой результатов многочисленных экспериментов по исследованию жесткости станков с,направляющими как скольжения, так и качения. 3. Значения коэффициентов пропорциональности между смещениями и давлениями (1коэффициентов контактной податливости) задают на основе экспериментальных данных по жесткости основных типов направляющих.
Для расчета направляющих качения используют условные значения коэффициентов контактной податливости, определяемые в зависимости от коэффициента пропорциональности между упругим перемещением и нагрузкой на единичное тело качения. 4. Влияние местных деформаций контактирующих деталей и жест;кости прижимных и регулировочных элементов (планок, клиньев) оценивают поправками к коэффициентам контактной податливости, опре- деляемыми на основе экспериментальных данных и решения частных задач. 5. Учитывают пространственную нагрузку на перемещаемый узел (от сил резания и веса узлов) ~и наличие зазоров и погрешности формы направляющих, что определяет возможность частичного раскрытия стыков. Из-за возможного раскрытия стыков даже при линейной зависимости между смещениями и давлениями в зоне, контакта физические условия работы .и жесткость направляющих нелинейно зависят от внешней нагрузки и зазоров.
Исходными данными для расчета являются чертежи соответствующего узла, технические условия на изготовление и сборку узла, выбранные расчетные условия (режимы обработки) и некоторые справочные данные. По черте1жу рассчитываемого узла (риис. 4.25) задают: Рис. 4.25. Расчетная схема направляющих скольжения токарно-револьверного станка с ЧПУ 1) геометрию направляющих в поперечном сечении: координаты начальной и конечной точек каждой грани 1 — 8 направляющих в абсолютной или относительной системе координат; 2) геометрию направляющих в продольном (вдоль оси винта) направлении: координаты начальной и конечной точек каждой грани по длине; 3) координаты оси винта подачи; 4) координаты точек приложения нагрузки (сил резания и веса узлов) для выбранных расчетных условий; 5) координаты точек, в которых должны быть вычислены перемещения.
По техническим условиям задают начальные зазоры или натяги на каждой грани и допустимые, погрешности формы направляющих— характер (выпуклость, вогнутость, извернутость) и максимальное отклонение. В соответствии с выбранными расчетными условиями задают 4.8. Осевая жесткость, Н/мкм, приводов подач с шариковыми винтовыми передачами (ориентировочные значения) Расстояние 11 и 111 при дХФ, мм ОЗХ.10 8ОХЮ ЮОХЮ 1500 2000 2000 8Ох20 5Ох1О 100 Х20 50Х5 4ОХЮ 32Х5 Схема закреп- ления винта 700 юоо 1500 2000 400 800 5ОО 1ООО 135 275 290 590 220 435 210 440 85 160 105 205 50 95 125 250 150 315 305 560 90 180 1 П Об оз н а ч ения: И вЂ” диаметр; 1 — шаг винта; схема 1 — с односторонним осевым закреплением винта; схема 11 — с двусторонним осевым закреплением винта; 6 — расстояние от середины гайки до упорного подшипника; 1п — расстояние между опорами винта, 4.9.
Значения поправок $м к коэффициентам контактной податливости при нормальной точности изготовления направляющих и значении коэффициента трения ~ Материал пары и вид обработки Чугун (шлифование) — чугун (шабрение) Чугун (шабрение) — чугун (шабрение) Чугун (шабрение) — текстолит ПТ (шабрение) Чугун (шабрение) — наполненный фторопласт Ф4К15М5-ЛЭА (шабрение) Чугун (шабрение) — эпоксидный компаунд (шабрение) марки: УП-5-250 УП-5-251 Чугун (шабр ение) — наполненная ацетатная смола СФД-ВМ-БС 1,0 0,6 2,2 0,15 0,17 2,3 0,06 '0,12 0,13 Пр и м еч а н и я: 1. Для повышенной точности изготовления значения $ следует принимать меньше табличного значения в 1,3 — 1,4 раза, для высокой точности изготовления — в 1,8 — 2 раза.
2. Приведенные значения коэффициентов трения соответствуют средним значениям скоростей подачи. Для уточненных расчетов можно использовать значения ~, соответствующие фактическим условиям работы узла. Направляющие скольжения. Используемые в технических расчетах значения коэффициентов А контактной податливости, т. е. коэффициентов пропорциональности между смещением 5 и нормальным давлением а в стыке (б=йо), получены путем обработки значительного количества экспериментальных данных на моделях и натурных направляющих. Значение Й зависит от размеров стыков — с увеличением размеров значение Й возрастает, что связано с ухудшением условий контактиро- внешнюю нагрузку — вес узлов, нагружающих направляющие, и силы резания, соответствующие тому случаю, для которого проводят расчет.
К справочным данным относят: жесткость привода подач ~6~ (табл. 4.8); коэффициенты трения скольжения ~ по каждой грани в зависимости от типа и материала направляющих (табл. 4.9); коэффициенты контактной податливости на каждой грани направляющих. которая охватывает расчет направляющих прямолинейного и кругового движения скольжения, качения и комбинированные для узлов, у которых собственная жесткость деталей на порядок выше жесткости поверхностных слоев.
К таким узлам относятся суппорты токарных, карусельных, долбежных, зубофрезерных и других станков, консоли и шпиндельные головки фрезерных станков, шпиндельные бабки, стойки, короткие столы и т. п. В ряде случаев к этой группе можно отнести узлы, высокая жесткость которых в зоне направляющих обеспечивается за счет присоединенных деталей Д. Направляющие, в которых собственная жесткость одной из сопрягае мых деталей соизмерима с жесткостью поверхностных слоев, о ветствии с т. е.
ползунов, длинных столов и др., рассчитывают в соотве указаниями, приведенными в ~3$ Система реализована на ЭВМ РС/АТ Д. С помощью автоматизированного расчета определяют следующие характеристики, работоспособности направляющих: давление на гранях (среднее и максимальное), равнодействующую давления (реакцию грани) и координату точки ее приложения, максимальную нагрузку на тела качения; силу трения и силу тяги привода подачи; перемещение в заданной точке под действием внешней нагрузки в результате контактных деформаций в направляющих; статическую податливость в заданной точке (в зоне резания) и ее составляющие, определяемые угловыми смещениями относительно координатных осей и линейными смещениями вдоль этих осей (баланс податливости); значения жесткости направляющих, необходимые для,расчета несущих систем.
При статических и динамических расчетах несущих систем на основе стержневых конечно-элементных моделей ~Ц жесткость направляющих принято характеризовать жесткостью шести пружин: трех линейных в направлении взаимно перпендикулярных осей жесткости и трех угловых относительно этих осей. При этом под осью жесткости, проходящей в заданном направлении, понимают прямую, обладающую следующим свойством: если к жесткому упруго опертому телу, обладающему шестью степенями свободы, приложить силу вдоль этой прямой, то в перемещениях тела будут отсутствовать повороты вокруг осей, перпендикулярных к оси жесткости. Разработанный комплекс программ позволяет получить координаты осей жесткости, условно принимаемых параллельными координатным осям, в которых ведется расчет несущих систем, и значения соответствующих жесткостей для заданных условий работы станка (т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
