animateMainmenucolor
activeMenucolor
Главная / ЧПУ станок / Несущие Системы Станков

Несущие Системы Станков

Несущие системы станков

Несущие системы станков - это совокупность деталей и узлов станка, обеспечивающих правильное взаимное расположение инструмента и обрабатываемой детали под действием силовых и других возмущений.

Основные требования:

  • первоначальная точность изготовления технологических поверхностей;
  • стабильность формы и размеров во времени;
  • жесткость;
  • виброустойчивость;
  • малые температурные деформации;
  • технологичность;
  • простота и минимальная стоимость.

Материалы применяемые для производства несущих систем станков:

Чугун сч 10...35 ГОСТ 1412–85. Отливки из серого чугуна являются наиболее распространенным материалом для изготовления базовых деталей металлообрабатывающего оборудования.

Сталь углеродистая. В основном листовая сталь Ст3 толщиной 8-12 мм. По сравнению с литыми чугунными стальные сварные конструкции значительно легче при той же жесткости (из-за разницы в модуле упругости), мөнее трудоемкие, имеют большие возможности исправления дефектов. Для обеспечения стабильности размеров базовых деталей несущей системы, используется специальная технология включающая процессы термообработка на ряде этапов их изготовления.

Полимербетоны. Применяются в основном для изготовления станин и оснований станков по металлу. Их основными преимуществами перед чугуном, помимо экономии металла, являются:

  • демпфирующая способность повышена в 6 - 8 раз;
  • повышенная стабильность размеров во временя;
  • в 2 раза выше теплоемкость и в 40 раз ниже теллопроводность, что приводит к малой чувствительности к тепловыделениям;
  • высокая коррозионная стойкость;
  • до 30% менее трудоемкое изготовление отливок.

Область применения корпусных деталей из полимербетонов (например, синтеграна) распространяется на станки токарной, шлифовальной группы, а также измерительные машины, лазерные станки.

Основные рекомендации по конструированию базовых деталей несущих систем станков приведены в работах Д. Н. Решетова “Детали и механизмы металлорежущих станков” Машиностроение 1972 г.; В. В. Каминская, З. М. Левина, Д. Н. Решетов “Станины и корпусные детали металлорежущих станков” М., Машгиз, 1960 г., а также ОСТ2 МТ-21-2-83. Отливки из серого чугуна с пластинчатым графитом для станкостроения. Технические условия.

Следует подчеркнуть, что структура внутреннего оребрения деталей должна обеспечивать устойчивость сечения и отсутствие местных деформаций, а также рациональное восприятие силового потока. Это особенно важно в местах действия нагрузок - в зонах направляющих, крепления опор ходовых винтов, в местах соединений деталей и т.д.

Расчеты несущей системы станка

Расчеты несущих систем станков производят по следующим основным критериям:

  • статическая жесткость;
  • динамические характеристики;
  • температурные поля и деформации.

Оценочные расчеты выполняют с помощью приближенных формул, уточненные - на компьютерах с использованием специального программного обеспечения.

Основная цель расчета статической жесткости - определение приведенной в зону резания жесткости (деформации) несущей системы и ее элементов. При этом учитываются:

  • упругие деформации базовых деталей;
  • упругие деформации и соединений (стыков).

В настоящее время расчеты несущих систем станков производят современными цифровыми методами. Ранее, расчеты производились конструкторами на ЭВМ при помощи пакетов прикладных программ. Рассмотрим возможности наиболее распространенных из них на тот момент.

Прикладная программа "DISTI" предназначен для расчета амплитудно-фазовой частотной характеристики (АФЧХ НС), представленной в виде совокупности сосредоточенных масс, связанных между собой упругими и диссипативными элементами.

Наиболее распространены были пакеты прикладных программ (ППП) на базе модели несущей системы как пространственной стержневой конструкции с распределенными и сосредоточенными параметрами. ППП разработан Ульяновским ГСКБ ФС, развит и усовершенствован ЭНИМС для ЭВМ СМ и персональных ЭВМ. Одним из существенных достоинств пакета являлось то, что расчетная схема несущей системы станка входила в состав исходных данных, поэтому данный пакет программ был применим практически для любых компоновок.

В процессе расчетов определяются следующие основные характеристики несущих систем:

  • статическая жесткость;
  • амплитудно-фазовые частотные характеристики;
  • собственные частоты и формы колебаний;
  • баланс статических и динамических податливостей;
  • предельные по устойчивости процесса резания режимы обработки.

Результаты расчета выдавались в табличном или графическом виде на дисплей или печатающее устройство (или графопостроитель). В версии для персональных ЭВМ на дисплее могла быть представлена подвижная картина колебаний элементов несущей системы.

Результаты расчета позволяли выделить элементы, оказывающие наибольшее влияние на характеристики несущей системы (слабые места). Изменяя параметры этих элементов и выполнив повторный расчет, можно оценить эффективность различных мероприятий при конструировании.

Опыт работы ряда организаций с этими пакетами прикладных программ показал эффективность их применения на различных этапах проектирования.

В последующие годы нашли применение ППП на базе метода конечных элементов (МКЭ). Они наиболее полно отображали процессы в несущих систем станков и использовались для уточненных расчетов статических и динамических характеристик. В качестве примеров можно привести подсистему "Расчет механических систем по методу конечных элементов", разработанную ЭНИМС, ППП "Лира", разработки НИИ ACC Госстроя УССР, ППП "Зенит", "Искра" и "Космос". Последние три пакета были ориентированы на персональные ЭВМ.

Наиболее совершенными на тот момент времени являлись пакеты программ "Зенит" и "Космос". "Зенит" - отечественный пакет для статического и динамического расчета пространственных конструкций и механизмов, обеспечивающий, в частности, совместный учет больших кинематически перемещений и малых упругих деформаций. "Космос" - зарубежный пакет, представляющий возможности статического, динамического и теплового анализа несущих систем.

Расчеты с помощью ППП на базе МКЭ позволяли оценить влияние на характеристики несущих системы окон, вырезов, расположение ребер и других элементов базовых деталей. Для расчета температурных полей и деформация использовалась подсистема, разработанная ЭНИМС для ЭВМ ЕС, а также ППП "Космос".