Проников А.С. 1995 Т.2 Ч.2 (830967), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Он характеризуется высокой вибростойкостью, малыми тепловыми деформациями и размерной стабильностью. В России для изготовления суппортов находит применение синтегран [1, !О), в Японии суппорты токарно-винторезных станков в ряде случаев изготовляют из зпоксибетона. Целесообразно применение полимербетонов для корпусных деталей шлифовальных, заточных, фрезерных, фрезерно-сверлильно-расгочных, координатно-расточных, специальных станков повышенной точности, в которых рабочие поверхности и направляющие выполняются в виде закладных металлических элементов. Для столов кроме чугуна применяют также полимербетоны.
278 В ряде случаев для повышения динамической жесткости полости сварных стальных (СтЗ, Ст4, Ст5) или литых чугунных конструкций заполняют синтеграном или другим полимером, чаще для станин тяжелых станков. Применяемые для корпусных деталей полимербетоны не всегда отвечают требованиям повышенной виброустойчивости и сохраняют длительную размерную стабильность.
Так же как и для станин, для других корпусных деталей находят применение керамические материалы на основе оксида алюминия. Детали небольших размеров изготовляют из армированных пластмасс на базе эпоксидных смол или стеклопластиков. Ответственные детали и механизмы, несущие нагрузки. К ним относятся шпиндели, валы, зубчатые передачи, ходовые винты, детали кулачковых механизмов и большинство деталей приводных и исполнительных механизмов станка. Основными материалами для изготовления этих деталей, как правило, являются среднеуглеродистые закаливаемые стали, цементируемые углеродистые стали, цементируемые и закаливаемые легированные и азотируемые стали. Средненагруженные детали, не работающие на изнашивание, изготовляют обычно из углеродистых сталей с последующим улучшением (закалка и высокий отпуск).
При повышенных силовых нагрузках осуществляют закалку деталей с низким отпуском. Детали, требующие высокой поверхностной твердости и вязкой сердцевины, работающие в условиях ударной нагрузки и на изнашивание, в зависимости от состава стали подвергают закалке ТВЧ и низкому отпуску, цементации с последующей закалкой и отпуском или азотированию, Выбор марки стали и ее термообработки осуществляют исходя из расчета на прочность или жесткость с учетом дополнительных эксплуатационных н экономических требований.
Для деталей, испытывающих средние нагрузки (зубчатые колеса, шкивы), в отдельных случаях применяют легкие сплавы и пластмассы. Преимущества деталей из пластмасс — малая масса, антифрикционность, бесшумность в работе, технологичность; недостатки — меньшие жесткость и прочность, усадка, влагопоглощаемость. Шпиндель — одна из наиболее ответственных деталей станка, несущая нагрузку и во многом определяющая точность станка (см.
т. 2, гл. 3). Основное требовани~е к шпинделю — высокая жесткость и стабильность свойств материала. У шпинделя, работающего в условиях динамических нагрузок, должны быть высокая поверхностная твердость и вязкая сердцевина. Этому условию удовлетворяют низкоуглеродистые стали — стали 12А и 15, из которых изготовляют быстроходные и тяжелонагруженные шпиндели с поверхностной твердостью до 56 — 60 НГгС.. Из среднеуглеродистых сталей (стали 40, 45, 50) обычно изготовляют средненагруженные шпиндели на опорах качения для станков нормальной точности. Свойства материала в значительной степени зависят от термической обработки (см.
табл. 13.3). Для шпинделей тяжелых станков применяют высокоуглеродистые стали 65Г, У8, У8А. Для изготовления шпинделей высокоточных станков, поверхность которых должна иметь твердость 56 — 62 НЕС„применяют ннзкоуглеродистые легированные стали 12ХНЗА, 20Х, 18ХГТ, 20ХН, 25ХГТ, ЗОХЗМФ. Высокой износостойкостью при твердости поверхностного слоя 820 — 950 НУ (65 — 68 НЕС,) характеризуются детали нз средне- углеродистых легированных сталей 36ХМЮА, 38Х2МЮА, 38ХМЮА, 38ХВФЮА. Шпиндели небольших размеров для быстроходных станков, рабо- тающие при незначительных ударных нагрузках, изготовляют из хромистых сталей 40Х с 49 — 58 НЕС„40ХМФА, 40ХФА с 51 — 57 НКС,.
Повышенную коррозионную стойкость в атмосфере обеспечивают стали 40Х13, 40ХГР, 50Х. Для шпинделей на опорах скольжения применяются также высокоуглеродистые легированные стали 95Х18, ВХФ. Полые шпиндели большого диаметра для тяжелых станков выполняют из серых чугунов СЧ 20 и СЧ 21. В последние годы испытывались шпиндели из стеклокерамики. Благодаря чрезвычайно низкому коэффициенту теплового расширении их целесообразно применять для сверхпрецизионных станков (опытный образец плоскошлифовального станка японской фирмы г11РРОг1 ЕЬЕСТЯ1С ОЬА58 Со (13)). Используемые для шпинделей марки сталей применяют и для валов, передающих нагрузки в приводе и кинематических цепях станка, с учетом того, что к валам предъявляются, как правило, менее жесткие требования по точности движения, чем к шпинделям.
Широкое применение получили валы из среднеуглеродистых сталей с соответствующей термообработкой. Для уменьшения размеров передач валы также изготовляют из легированных сталей. Для малонагруженных валов малых (длиной менее 0,5 м) и средних (длиной 0,5 — 0,8 м) размеров применяют сталь 40Х. При средней твердости 217 — 285 НВ эти валы обладают повышенной прочностью. Валы, работающие со средней окружной скоростью и ударными нагрузками, при отсутствии на них острых кромок, подрезов и других концентраторов напряжения, также изготовляют из стали 40Х (48— 56 НЕС,). Валы малых размеров, для которых требуется износостойкая поверхность и умеренная прочность сердцевины, выполняют из стали 20Х (56 — 62 НКС,), валы средних размеров, обладающие высокой прочностью, но умеренной пластичностью и вязкостью, — из стали 50ХН (48 — 54 НКС,), ответственные валы средних размеров с высокой поверхностной твердостью — из стали 18ХГТ (56 — 60 НКС,).
Гладкие и шлицевые валы изготовляют из стали 50ХФА (56 — 60 НГсС,) валы средних размеров повышенной прочности — из стали 40ХН, валы, которые должны быть стойкими к коррозии в атмосфере, — из стали 40Х13 (48 — 52 НКС.). Валы больших и средних размеров, которые работают при повышенных нагрузках и у которых должна быть высокая поверхностная твердость (50 — 56 НКС,), обычно изготовляют из сталей 45 и 50. При выборе материалов учитывают также их стоимость, дефицитность легирующих элементов, наличие данного ассортимента материалов. Поэтому возможны замены одних марок сталей другими. Так, по рекомендациям ЗНИМСа, применяемую для шпинделей и валов сталь 12ХНЗА можно заменять на сталь 18ХГТ при диаметре вала до 80 мм с цементацией и закалкой в масле и при диаметре вала 80 — 120 мм с цементацией и закалкой в расплаве солей.
Стали 40ХН и 40ХН2МА, из которых выполняют валы, работающие на изгиб (допустимое напряжение при изгибе 800 — 900 МПа), диаметром до 80 мм можно заменять сталью 40ХГР с улучшением. После термической обработки твердость 260 — 300 НВ. Пары трения скольжения с аитифрикциоиными свойствами. К ним относятся направляющие скольжения, подшипники скольжения, копиры, червячные передачи, ходовые винты и гайки. К применяемым для этих деталей материалам предъявляется требование антифрикционности— 2яо низкий коэффициент трения, высокая износостойкость, отсутствие молекулярного схватывания, вызывающего задиры поверхностей.
Сложность при выборе материалов заключается в том, что детали работают, как правило, в широком диапазоне условий. Работоспособность материалов в условиях трения зависит от свойств самих материалов, вида трения (скольжения, качения), режима работы (скорость относительного перемещения, нагрузка, характер ее приложения, температура) и от смазочного материала. Наиболее высокую долговечность трущихся пар обеспечивает жидкостное трение, но в станках оно не всегда может быть реализовано. Основные сочетания материалов для различных пар трения приведены ниже. Сталь — анти фрикционны й цветной сплав.
Сочетание термообработанной, например цементированной и закаленной стали в паре с бронзами на основе олова, цинка, алюминия, свинца, а также с баббитами широко применяется для подшипников скольжения различных типов, червячных пар„сопряжений ходовой винт — гайка и других ответственных сопряжений. Коэффициент трения для бронз составляет 0,004 — 0,009 (со смазочным материалом) и 0,1 — 0,2 (без смазочного материала), для баббитов соответственно — 0,004 — 0,006 и 0,07 — 0,12. Закаленную сталь — антифрикционный чугун, с т а л ь — с т а л ь, ч у г у н — ч у г у н часто применяют при сравнительно невысоких скоростях скольжения для таких пар трения, как направляющие скольжения станков, зубчатые передачи, диски фрикционных муфт и тормозов, подшипники и направляющие качения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
