Учебное пособие 1720

Высоту фундаментов для прецизионных станков увеличивают в 1.2 раза. Под легкие фрезерные, зуборезные и сверлильные станки (весом до 4 т) высоту бетонного фундамента принимают равной 25 см.

Высота фундамента подвергается ряду проверок:

1)Для того чтобы не было выпирания грунта по

бокам фундамента, высота

формуле С. И. Белзецкого

Hф

, м,

должна удовлетворять

1 tg4

45

L

2

Hф

tg

4

45

B

,

(38)

2

45

2 tg

2

где

– удельное

давление

на грунт, Н/м

2

;

–

удельный вес грунта,

Н/м

2

;

–

угол естественного откоса

грунта; B

– ширина фундамента, м.

2)

Высота фундамента

должна быть

достаточной

для размещения фундаментных болтов, длина которых определяется из условия равнопрочности болта на растяжение и участка фундамента в виде опрокинутой усеченной пирамиды на отрыв. В зависимости от материала фундамента длина

фундаментного болта		Lg (15 20)d	, где	d	– внутренний
		1		1
диаметр резьбы болта;
3)	Для тяжелых станков высота фундамента					H
						ф

должна быть больше глубины промерзания грунта в данной местности;

4) Для устранения влияния фундаментов рядом расположенных станков друг на друга из-за оседания грунта угол между подошвами соседних фундаментов должен быть

131

меньше угла естественного откоса грунта

. Углом

естественного откоса называют острый угол, образованный линией откоса с горизонтальной поверхностью основания насыпи. Значения этого угла составляют 15°– 20°(для влажной и жирной глины) и до 50° (для сухого суглинка). Среднее его

значение 40o .

После определения и проверки размеров монолитного фундаментного блока выполняют следующее:

1. Сравнивают величину среднего давления фундамента

на грунт

z

с допустимым давлением R

:

н

P

G

z

ф

R

,

(39)

z

F

н

ф

где

P

–

сумма всех вертикальных сил,

действующих на

z

фундамент со стороны станка, с учетом приведенных

динамических нагрузок. Коэффициент и значения	R	для
	н
различных грунтов приведены в табл. 27 и 28

2.Проверяют устойчивость фундамента от

опрокидывания

соответствующие

вокруг		ребер				a	и	b , вычисляя
коэффициенты устойчивости:
			M	устa		Pz G		B / 2
K							ф			; (40)
	устa		M			Mx Py H
				опрa					ф

где M уст

		M устb			Pz Gф A / 2
Kустb						, (41)
		Mопрb
					Mx Py Hф
и M	опр		–	моменты,		соответственно,

устойчивости и опрокидывания. При проверке на устойчивость должно выполняться условие Kуст 1,8 2,0 .

132

3. Проверяют фундамент на резонанс. Частоты собственных колебаний фундамента со станком определяют по следующим формулам:

для вертикальных колебаний:

n	0,16	k	z	/ M
z0

для горизонтальных колебаний:

;

(42)

kz

n	0,16	k	x	/
x0

для качательных колебаний:

n

0,16 k

/

ф

ф

где

k

z

, k

x

, k

–

коэффициенты

ф

c F

,

H/м ;

k

x

c F ,

H/м ;

z ф

x ф

M ;
IM	,
жесткости
k	c	J ,
ф	ф

(43)

(44)

(Н/м):

H м ;

cz

– коэффициент упругого равномерного сжатия грунта в

H/м	3	; сx – коэффициент

cx 0.5cz ; cф – коэффициент

грунта,	H/м	3	:	c	2c	;	M
				ф	z

упругого сдвига грунта,	H/м	3	:

упругого неравномерного сжатия

– масса фундамента вместе со

станком, Mсек				2	/м ; J – момент инерции площади подошвы
фундамента			относительно оси, проходящей						через центр
тяжести подошвы перпендикулярно плоскости колебании, м										4	;
J	м	– момент инерции массы фундамента вместе со станком
относительно той же оси,						Hмсек	2	.
		Для	исключения			опасности резонанса			соотношение

частоты собственных колебаний системы станок – фундамент n0 и частоты вынужденных колебаний n должно быть

n / n0 2 .

133

Таблица 30

Допустимое давление на грунт и коэффициент равномерного
		сжатия
	Допустимое				Коэфффициент
	давление на
					равномерного сжатия
Грунт			грунт
								3
				2	c		, H/см
			, H/см			z
		z
Слабое			≤15				≤30
Средние		15 – 35				30 – 60
Прочное		35 – 60				60 – 100
Скольже основание			>60				>100

Моменты инерции массы фундамента относительно осей x и z, м4:

	L B	3			3
Jx			,	Jy	B L	,
	12				12

где L, В – длина и ширина фундамента, соответственно.

Момент инерции массы относительно оси:

(45)

где

r

I		M r	2	,	(46)
	м

– растяжение от удлинения до оси.

Таким образом, высота фундамента:

H Qст Hф Hст / 2 Qф Hф / 2 / Qст Qф . (47)

134

4.4. Оценка точности изготовления модулей поверхностей по нормам геометрической точности станка

Как известно, точность изготовления детали на операции механической обработки зависит от большого количества факторов и может быть определена по следующей зависимости:

	K C У П H P И Д Т О, (48)
где	K – коэффициент закона распределения случайных

погрешностей;

C

– геометрическая погрешность станка

(погрешность станка в ненагруженном состоянии), вызванная погрешностями изготовления деталей станка и их сборки; У

– погрешность установки заготовки в приспособлении;						П	–
погрешность изготовления инструмента; H					– погрешность
настройки инструмента на размер; P – погрешность
измерений;	И	– погрешность, связанная			с размерным
износом инструмента;			Д	– погрешность, связанная с
упругими деформациями технологической системы;						Т	–
погрешности,		вызываемые		тепловыми	деформациями

технологической системы; О – погрешности, вызванные внутренними напряжениями в заготовке. Одним из этапов проектирования операции механической обработки детали является выбор станка, обеспечивающего заданные требования точности. Как видно из зависимости (48), на точность детали, помимо прочих факторов, оказывают влияние и геометрические погрешности станка.

Они являются следствием неточностей, допущенных при изготовлении элементов станка и в процессе его сборки. Величины погрешностей геометрической точности станка,

135

которые определяются путем его проверок в ненагруженном состоянии, регламентированы соответствующими стандартами. В результате проверок станку присваивается тот или иной класс точности, который находит отражение в паспорте на станок. Если при выборе исходить из информации о классе точности станка, то неясно, какую точность размеров, точность формы и точность относительного расположения поверхностей детали можно получить ее обработкой на конкретном станке. Некоторые производители в паспортах и рекламных проспектах на свои станки приводят информацию по точности изготовления образцов-изделий, однако она носит частный характер и ее недостаточно для оценки точности изготовления деталей с другой конструкцией поверхностей и другими техническими требованиями. Или указывают в проспекте квалитет точности механической обработки. При этом неясно, что именно подразумевается под точностью механической обработки: точность получаемых размеров, точность формы, точность относительного расположения поверхностей или точность всех показателей. Все это требует понимание того, как геометрия станка влияет на геометрию обрабатываемых на нем поверхностей деталей. А для этого надо найти связи между ними.

Исходя из изложенного, задача оценки точности изготовления деталей по нормам геометрической точности станка представляется весьма актуальной. Решение данной задачи следует начинать с установления перечня поверхностей, точность обработки которых необходимо связать с точностью конкретного станка. Иными словами, следует выбрать предмет производства на станке. В качестве предмета производства на станке предлагается принять модуль поверхностей (МП) [1]. В

136

работе [2] приведено подробное обоснование данного подхода. Его суть заключается в том, что модуль поверхностей имеют номенклатуру, ограниченную 26-тью наименованиями базирующих, рабочих и связующих модулей, классифицированных по служебному признаку и имеющих высокую повторяемость в деталях. В этом случае каждый станок будет способен изготавливать свой перечень типов МП с определенной точностью. Исследование проводилось на примере изготовления широко распространенного у деталей типа тела вращения МП Б312 на токарном патронно-центровом станке с ЧПУ повышенной точности. Выбранный МП представляет собой неполный комплект баз, состоящий из цилиндрической наружной поверхности и торца, в конструкции которого отсутствует шпонка (рис. 40).

Рис. 40. Эскиз конструктивного типа МП Б312

Если рассматривать чистовую токарную обработку МП Б312 жесткой детали на токарном станке повышенной точности, то в этом случае имеют место минимальная величина снимаемого припуска и, как следствие, незначительные величины действующих сил резания. При таких условиях решающее влияние на точность МП детали будут оказывать имеющиеся у станка погрешности геометрической точности.

137

Они перенесутся на МП в виде соответствующих погрешностей формы и относительного расположения поверхностей. Для того чтобы оценить точность МП после обработки на станке, надо вначале определить параметры его точности. В общем случае точность МП детали определяется точностью самого МП; точностью положения МП относительно баз детали. В нашем случае точность самого МП Б312 регламентирована (рис. 41): 1) точностью диаметрального (Td ) и линейного (Tl) размера; 2) точностью формы (геометрии) поверхностей МП: цилиндрической наружной (допуск круглости, допуск профиля продольного сечения, допуск цилиндричности) и торцевой (допуск плоскостности); 3) точностью относительного расположения поверхностей в МП (допуск перпендикулярности цилиндрической поверхности и торцевой поверхности МП).

Точность положения МП относительно баз детали определяется допуском соосности цилиндрической поверхности МП и допуском торцевого биения торцевой поверхности МП с общей осью базовых поверхностей (рис. 41).

Следующий этап – изучение норм точности станка, на котором производят обработку МП детали. Нормы точности конкретного станка регламентированы соответствующими стандартами. Из всего перечня норм точности станка отбираются те, которые связаны с точностью МП детали. Так, стандарт на токарно-винторезные и токарные станки содержит 18 проверок. Проведенный анализ показал, что из них только 10 оказывают влияние на параметры точности МП Б312.

138

Рис. 41. Чертеж МП Б312 детали с техническими требованиями

К ним относятся:

1.Прямолинейность продольного перемещения суппорта в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

2.Одновысотность оси вращения шпинделя передней бабки и оси отверстия пиноли (шпинделя) задней бабки.

3.Радиальное биение наружной центрирующей поверхности шпинделя передней бабки.

4.Осевое биение шпинделя передней бабки.

5.Торцевое биение фланца шпинделя передней бабки.

6.Радиальное биение оси внутренней центрирующей поверхности шпинделя передней бабки у торца и на расстоянии l от торца шпинделя.

7.Радиальное биение оси вращения шпинделя передней бабки у торца и на расстоянии l от торца шпинделя.

8.Прямолинейность и параллельность траектории продольного перемещения суппорта относительно оси вращения шпинделя передней бабки в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

139

9.Параллельность оси конического отверстия пиноли задней бабки направлению продольного перемещения суппорта

вгоризонтальной и вертикальной плоскостях.

10.Перпендикулярность траектории перемещения поперечных салазок суппорта к оси вращения шпинделя передней бабки.

Далее необходимо вначале на качественном уровне установить, на какие нормы точности МП Б312 влияет каждая из представленных норм точности станка. Так, например, разновысотность оси вращения шпинделя передней бабки и оси отверстия пиноли задней бабки (рис. 42) вызовет погрешность формы МП Б312 в продольном сечении, а именно конусность цилиндрической поверхности и отклонение от плоскостности торца.

Рис. 42. Разновысотность оси вращения шпинделя передней бабки и оси отверстия пиноли задней бабки

При этом также будет иметь место отклонение от перпендикулярности цилиндрической поверхности и торца (рис. 43), то есть неточность относительного положения поверхностей внутри самого МП.

140