2.3. Накладные направляющие

Направляющие выполняют накладными, прикрепляемыми к станине и другим корпусным деталям, обычно в следующих случаях:

а) когда необходимо увеличить износостойкость либо получить более благоприятные характеристики трения;

б) станины сварные;

в) по условиям изготовления нельзя доступными на данном заводе средствами обеспечить необходимую точность при выпуске станков малыми сериями и отсутствии оборудования для поверхностной закалки чугунных направляющих, либо когда не удается выполнить требования к качеству чугуна и т.п.;

г) по конструктивным соображениям нужно разместить устройства для защиты направляющих в виде лент, проходящих в сквозных продольных пазах в столе, над его направляющими (с целью упрощения ремонта путем замены изношенных направляющих без обработки после крепления).

2.3.1. Накладные направляющие на станинах (стойках)

подвергают объемной закалке либо поверхностному упрочнению. В сравнении с чугунными закаленными направляющими, выполненными как одно целое со станиной, закаленные накладные направляющие (стальные, чугунные) имеют несколько меньшую жесткость из-за дополнительного стыка и требуют несколько большей трудоемкости при изготовлении; с другой стороны, они могут быть более износостойкими. Накладные направляющие на станинах выполняются в виде:

а) массивных планок, применяемых наиболее часто (рис. 2.5 а);

б) пластин толщиной от 2 до 8 мм, (рис. 2.5 б);

в) лент (рис. 2.6);

г) специального профильного проката, обычно для сварных конструкций (рис. 2.7, л, м).

Массивные планки 1 (в большинстве случаев из материала высокой твердости) крепят винтами 2 и штифтами 3 (рис. 2.7, а - д, з - к), а также прихватами 4 (рис. 2.7,е, ж).

Перспективным представляется приклеивание планок. Такое крепление не связано с повреждением направляющих, которое может возникнуть при креплении винтами и штифтами. Его обычно применяют при креплении накладных направляющих, имеющих поверхностное упрочнение, и при креплении направляющих прихватами на планках из любых материалов. Наряду с поверхностным упрочнением для облегчения крепления применяют двухслойные направляющие 1 (рис. 2.7, г) с толстым рабочим слоем закаленной стали и мягкой сердцевиной.

Рис. 2.5. «а» Накладные направляющие из цементуемой закаленной стали на станине токарно-копировального полуавтомата станкозавода им. С. Орджоникидзе

Рис. 2.5. «б» Накладные стальные закаленные направляющие на станине тяжелого токарного станка фирмы «Вальдрих» (длина отдельных пластин около 2 м)

Рис. 2.6. Стальные закаленные (HRC 58-62) накладные врезные приклеенные пластины из направляющих горизонтально-расточного станка с подвижной стойкой фирмы «Вотан»

При креплении планок со стороны рабочей поверхности следует использовать винты со специальной головкой, плотно закрывающие отверстия, либо пробки из того же материала и так же термически обработанные, как и направляющие. Это необходимо из-за возможности проникновения в указанные отверстия стружки и, таким образом, в область трения, чем может быть вызвано повреждение направляющих. После завертывания ослабленную шейку винта срезают (рис. 2.7, з). Оставшуюся часть винта, выступающую часть пробки (рис. 2.8, и) и коническую без шлица головку винта (рис. 2.8, к) обрабатывают заподлицо с направляющими.

Изготовление с высокой точностью закаленных планок, а также посадочных мест позволяет в ряде станков отказаться от шлифования после крепления планок к станине. Это предусмотрено в токарных станках фирм Шерер (рис. 2.7, в) и Ле Блонд, расточных станках фирмы Гиддингс и Льюис и др. Например, последняя изготовляет чугунные планки, шлифованные периферией круга, с допуском на параллельность сторон 3 мк, перпендикулярностью сторон 7 мк и плоскостностью 8 мк на 1 м; чистота обработки 9-10 квалитетов точности. Фирма Шерер изготовляет стальные закаленные хромированные планки длиной 750 мм; после нанесения слоя хрома, толщиной 20 мк (допуск на толщину 3,5 мк), дальнейшей обработки планки не подвергают.

Разгрузку винтов (штифтов) от поперечных сил обеспечивают при соединении с выступом и пазом при посадке без зазора (рис. 2.7, г, д, з, к). При базировании накладных направляющих по двум взаимно перпендикулярным плоскостям винты целесообразно располагать под углом наклона, близком к 45° (рис. 2.7, а). Бурт целесообразно располагать так, чтобы горизонтальная составляющая силы резания была направлена в сторону бурта (рис. 2.7, а, б, е, и). Для жесткого соединения планок со станиной необходимо точное изготовление стыка. При креплении планок винтами давление (контактные деформации) под винтами выше, чем в местах без крепления; это вызывает искривление накладных направляющих.

Рис. 2.7.Способы крепления накладных направляющих

Значительное снижение деформаций накладных направляющих обеспечивают при выборе диаметра и силы затяжки винтов в зависимости от толщины планок и в соответствии с рекомендациями для направляющих качения. Шаг винтов для накладных направляющих скольжения, не обрабатываемых после крепления, следует выбирать также в соответствии с упомянутыми рекомендациями, а в остальных случаях - в 1,2 - 1,5 раза больше. Винты 2 при креплении широких накладных направляющих следует располагать в два ряда в шахматном порядке (2.7, и). При креплении прихватами 4 (рис. 2.7, е) деформации планок снижаются вследствие снижения местных напряжений.

У накладных составных направляющих (длина частей - от 600 до 2000 мм или более) торцы должны быть точно обработаны и пригнаны без зазора в стыках.

В сварных конструкциях станин (корпусов) приваривают стальные накладные направляющие в виде массивных планок 5 (рис. 2.7, л) или специального профильного проката 6 (рис. 2.7, м).

Накладные направляющие в виде лент изготовляют из точной стальной холоднокатаной пружинной закаленной ленты толщиной 0,25 мм/ Ленты устанавливают с предварительным натягом (крепление на концах) на точно шаберных направляющих. Применяют ленту с номинальным отклонением по толщине ± 0,02 мм (фактически 6 мк на длине 500 мм), светлополированную сталь (HRC₃56), имеющую шероховатость поверхности в направлении прокатки.

Натянутые ленты 2 крепят дополнительно по всей длине направляющих прижимными планками 3 и винтами (рис. 2.8. а), препятствующими попаданию загрязнения под ленты, или приклеивают к станине под большим давлением, создаваемым по всей ширине ленты; избыток клея выжимается наружу и в канавку 7 (рис. 2.8, а). Несущая средняя часть ленты не приклеивается, что позволяет обеспечить высокую точность направляющих.

Рис. 2.8. Схема крепления накладных направляющих,

стальных лент, на станине а) прижимными планками;

б) приклеиванием: 1 - направляющие станины; 2 - стальная закаленная лента; 3 - прижимная планка для крепления ленты к станине; 4 - накладная направляющая из катаной бронзы; 5 - салазки; 6 - клей; 7 - канавка для сбора избыточного клея

Описанная конструкция применяется для прямоугольных 1аправляющих станины расточных станков различных типов фирмы Шарманн. Ленты закрепляют на горизонтальных гранях, несущих основную нагрузку. Направление в горизонтальной плоскости осуществляют с помощью направляющих качения -роликами, установленными с предварительным натягом на концах салазок, по стальным закаленным планкам, вклеенным в вертикальные грани прямоугольных направляющих. Данная конструкция (пара трения закаленная сталь - катаная бронза) обеспечивает высокую долговечность направляющих, благоприятные характеристики трения и быструю замену ленты при ремонте.

Рис. 2.9. Схема дополнительного крепления приклеенных пластмассовых накладных направляющих: 1 – салазки (стол); 2 – накладные направляющие из- пластмассы; 3 – клеевой шов;

Рис. 2.10. Схема дополнительного крепления приклеенных накладных направляющих: 1 – салазки (стол); 2 – накладные направляющие; 3 – клеевой шов; 4 – винт (бронза Бр. Амц 9-2, Бр. АЖ 9-4 или сталь); 6 – шрифт (бронза Бр. Амц 9-2, Бр. АЖ 9-4 или цинковой сплав ЦАМ 10-5)

2.3.2. Накладные направляющие на столах (салазках, бабках) в большинстве случаев изготовляют из сравнительно мягких материалов - цветных сплавов и пластмасс. Направляющие из текстолита ПТ набирают из пластин длиной от 500 до 800 мм, шириной, равной ширине граней направляющих, толщиной от 3 до 5 мм. Для тяжелых станков рекомендуется толщина 5 мм. Крепление накладок - холодное приклеивание эпоксидным клеем. Аналогична конструкция накладных направляющих из капрона Б, однако технология приклеивания в связи с тем, что полиамиды хуже, чем текстолит склеиваются с металлами, несколько сложнее. Переход от ранее применявшихся накладок из текстолита толщиной 10 мм с креплением винтами и штифтами к тонкослойным приклеиваемым позволяет снизить в 2 - 4 раза расход пластмассы, уменьшить трудоемкость изготовления пластмассовых направляющих; снизить деформации слоя пластмассы, вызываемые изменениями температуры и водо- и маслопоглощаемостью, а также собственные и контактные деформации. Для повышения прочности крепления концы пластмассовых направляющих рекомендуется крепить штифтами 4 (рис. 2.9) из капрона Б, текстолита ПТ или бронзы (Бр, Амц 9-2, Бр. АЖ 9-4). Штифты 4 следует устанавливать после затвердевания клеевого шва 3 под салазками 1.

При рекомендуемой технологии приклеивания штифты следует располагать только на внешних концах крайних пластин. Перед установкой штифты смазывают эпоксидным клеем. Количество и размеры штифтов определяются шириной направляющих 2. Штифты 5 служат для предотвращения смещения пластин в процессе склеивания.

Если приклеивание пластмассовых направляющих не обеспечивает достаточной прочности, следует применять накладные направляющие большей толщины (10 мм), дополнительно крепить винтами или текстолитовыми штифтами (рис. 2.10). Слои ткани в штифтах должны быть расположены перпендикулярно плоскости скольжения. Головки штифтов обрабатывают заподлицо с плоскостью скольжения. Можно применять также текстолитовые конические штифты. В случае, когда направляющие перемещаемого узла выходят за пределы направляющих станины на некоторую длину, накладки, на длине несколько большей указанной, следует дополнительно крепить винтами.

Накладные направляющие из бронзы Бр. АМц 9-2 следует изготовлять из полос (прокат- в обоженном состоянии, ГОСТ 1595-97). Размеры пластин (в обработанном виде) - толщина 10 мм, длина от 600 до 800 мм; крепление - приклеивание эпоксидным клеем по технологии, аналогичной применяемой для накладных направляющих из текстолита, и дополнительно стальными или лучше бронзовыми винтами с потайной головкой (см. рис. 2.10). Для сравнительно редко перемещаемых узлов (шпиндельных бабок горизонтально-расточных станков, поперечин карусельных станков и др.), направляющие которых имеют обычно малую скорость изнашивания, может быть выбрана меньшая толщина накладных направляющих 7 мм, приклеивание с дополнительным креплением бронзовыми винтами Мб.

Размеры накладных направляющих из ЦАМ10-5 (прокат) и методы их крепления аналогичны размерам, описанным для бронзы Бр. АМц 9-2 (рис. 2.11, а). Длина пластин рекомендуется меньшая (от 400 до 500 мм) ввиду значительного коэффициента линейного расширения цинковых сплавов.

Прилегание склеиваемых плоскостей пластины и стола (салазок) должно быть достаточно точным. Крепление винтами необходимо, так как прочность клеевого шва, особенно ударная, при склеивании бронзы Бр. АМц 9-2 и ЦАМ 10-5 с чугуном по технологии, принятой обычно для текстолитовых направляющих, недостаточна.

Для повышения прочности склеивания пластины из бронзы и цинкового сплава целесообразно врезать в корпус (рис. 2.10, б). В этом случае, если соблюдать рекомендуемую технологию склеивания, можно отказаться от дополнительного крепления винтами и крепить штифтами из бронзы или ЦАМ 10-5 только внешние концы крайних пластин. Это позволяет снизить толщину накладных направляющих от 5 до 6 мм. Пластины для накладных направляющих главного движения следует дополнительно крепить винтами.

Тонкослойные приклеиваемые накладки на направляющих перемещаемых узлов являются удобными компенсаторами износа.