Восстановление Направляющих Станков

Восстановление изношенных направляющих станин станков можно выполнять:

• Механической обработкой на станках. Обработка направляющих станины на станках шлифованием, точением, строганием и фрезерованием является наиболее совершенным и производительным способом восстановления. Возможности применения этого способа определяются наличием на заводе станков соответствующих размеров и точности.
• Механической обработкой с помощью приспособлений на месте установки станин. Обработка направляющих переносными приспособлениями не требует специального оборудования. Изготовление приспособлений для этой цели доступно любому машиностроительному заводу. Недостаток этого способа - повышенная трудоемкость в сравнении с обработкой на станках (обработку ведут на более низких режимах с применением ручных работ по подготовке бая и наладке приспособления). Тем не менее, этот метод нередко оказывается экономически выгодным, так как обработку станины выполняют без снятия с фундамента, в результате чего отпадают затраты на демонтаж и повторный монтаж станины, транспортные расходы на перевозку ее в РМЦ и обратно.
  Для исправления направляющих станин особо больших размеров обработка с помощью приспособлений является часто единственным способом механической их обработки.
• Обработкой вручную припиливанием и шабрением. Шабрение направляющих станка и другие ручные способы восстановления представляют наиболее трудоемкий процесс, требующий затраты от рабочих физического труда. Его допустимо применять: а) когда износ направляющих невелик и восстановление их вручную требует меньше времени, чем восстановление методами механической обработки; б) когда отсутствует оборудование и приспособления для механической обработки.

Для восстановления изношенных направляющих независимо от принятого способа обработки станина должна быть выверена (на клиньях или прокладках) так, чтобы поверхности ее, принятые за базовые, были прямолинейны и спиральная извернутость станины, проверяемая по базовым поверхностям, по выходила за пределы допускаемой нормами точности, установленными соответствующими ГОСТами.

Рис. 1. Проверка спиральной извернутости станин 3-й группы при помощи уровня и линейки по базовым поверхностям: 1 - линейка; 2 - уровень; 3 - проверяемые поверхности

При проверке станин токарных станков на извернутость уровень устанавливают обычно на подушку задней бабки. Способ проверки на спиральную извернутость станины 3-й группы показан на рис. 1. Уровень устанавливается на контрольную линейку, которую укладывают поперек станицы на базовые поверхности 3. Перемещая линейку с уровнем вдоль станины, по показаниям уровня определяют величину направление спиральной извернутости. Аналогично выверяют большинство станин 4-й группы. Проверку станины на извернутость после восстановления направляющих производят с помощью приспособлений, описанных ранее. При отсутствии таких приспособлений используют контрольную линейку, валики и подкладки, как показано на рис. 2.

Рис. 2. Проверка спиральной извернутости станины по рабочим поверхностям направляющих без приспособлений: 1 - уровень; 2 - линейка; 3 - калиброванный валик; 4 - мерная плитка

Перед исправлением призматических направляющих изготовляют шаблоны по наименее изношенным их участкам, по которым ведут обработку, чтобы сохранить первоначальный профиль.

Ремонт направляющих станины станка токарного типа, относящихся к 1-й группе, т. е. имеющих самостоятельные направляющие для задних бабок, выполняется на основаниях для контрольных приспособлений, с помощью которых производят все выверки направляющих, служит подушка задней бабки, которая предварительно пришабривается по своим исправленным направляющим.

Выверку стапины токарного станка перед обработкой направляющих суппорта производят по направляющим задней бабки. У станин 2-й группы базой при восстановлении изношенных направляющих служит ось шпинделя. Поэтому исправлению направляющих у таких станин должно предшествовать восстановление узла шпинделя. При этом радиальное и осевое биение шпинделя в собранном виде должно быть доведено до величин, не превышающих приведенных в таблице на рис. 3.

Рис. 3. Допускаемые величины биения шпинделей в собранном виде, мм

Для обеспечения необходимой точности узла шпинделя производят проверку всех деталей, входящих в этот узел. Шпиндель не должен иметь биения шеек, превышающего ⅓ указанных на рис. 3 допусков на радиальное биение в собранном виде. Для проверки биения и овальности шеек шпиндель укладывают шейками на призмы. Ремонт шпинделей станков, не соответствующих приведенным условиям, но пригодных для дальнейшей эксплуатации по остальным параметрам, исправляют, путем шлифования шеек. Для шпинделей, работающих в подшипниках скольжения, необходимо после шлифования доводить шейки притирами или мелкозернистыми абразивными брусками. Шейки шпинделей, работающих на подшипниках качения, перед шлифованием наращивают одним из принятых на заводе способов.

Осевое биение шпинделя может вызываться неточностью изготовления и монтажа деталей, устанавливаемых между кольцами подшипников качения. Торцы распорных втулок и колец должны быть строго параллельны; непараллельность торцов может быть допущена не более 0,005 мм. Торцы гаек должны быть строго перпендикулярны оси резьбы.

Для материализации оси шпинделя при восстановлении направляющих станин 2-й группы, у которых направляющие параллельны оси шпинделя (станины револьверных, многорезцовых станков и т. п.), используют жесткие или устанавливаемые оправки. Выверку установки станины при обработке ее на станке производят по оправке как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости. Точность установки станины по оправке должна быть выдержана в пределах 0,01 мм на 300 мм длины.

Станина станка по металлу 2-й группы, нуждающаяся в ремонте, у которой направляющие перпендикулярны оси шпинделя, для удобства проверки материализуют не ось шпинделя, а плоскость, перпендикулярную к оси. Для этого применяют устанавливаемую линейку и диск (рис. 4). Сначала проверяют все те восстанавливаемые поверхности направляющих, которые допускают применение приспособления, материализующего ось шпинделя или плоскость, перпендикулярную к этой оси. Затем остальные поверхности проверяют по ним.

Рис. 4. Схема выверки станины фрезерного станка от оси шпинделя

Способ проверки исправленных плоских и треугольных охватывающих направляющих станин 3-й группы показан на рис. 5. При проверке плоских направляющих планку с индикатором перемещают по базовым поверхностям, а измерительный стержень индикатора скользит по направляющей, фиксируя ее отклонения от баз. При проверке треугольной охватывающей направляющей в нее укладывают ролик, который перемещают вдоль направляющей вместе с планкой, на которой установлен индикатор. Измерительный стержень индикатора касается образующей ролика. Индикатор показывает величину отклонения треугольной направляющей от направления базовых поверхностей. Замеры ведут методом засечек.

Рис. 5. Схема выверки направляющих: а - треугольной охватывающей; б - плоской направляющей

Ha рис. 6, а показана проверка перпендикулярности направляющих шлифовальной головки к направляющим стола станины круглошлифовального станка (угольник предварительно устанавливают так, чтобы одна его сторона была параллельна треугольной направляющей для стола), а на рис. 6, б - проверка взаимной параллельности треугольной и плоской направляющих у этой же станины.

Рис. 6. Схема выверки направляющих круглошлифовального станка

Контрольную линейку укладывают на две мерные подкладки и замеряют плоскопараллельными мерами величину зазора между проверяемой поверхностью и плоскостью линейки по ее длине. Можно накладывать линейку непосредственно на проверяемую плоскость; величину зазора в этом случае определяют нормальным щупом или полоской папиросной бумаги. Прямолинейность плоскостей иногда проверяют непосредственным накладыванием линейки, предварительно покрытой тонким слоем краски, на проверяемую плоскость. Этот простейший способ дает представление о прямолинейности, но величину отклонения определить невозможно.

При всех способах проверки прямолинейности нужно учитывать изгиб линейки под влиянием собственного веса.

Проверка уровнем является одним из наиболее универсальных методов проверки прямолинейности. Рамный уровень обеспечивает точность измерения непрямолинейности в пределах до 0,01 мм на метр длины, что отвечает требованиям, предъявляемым к направляющим поверхностям прецизионных станков любого назначения. Сравнительная простота прибора и высокая точность замеров обеспечили широкое применение проверки уровнем ремонтной практике. При использовании уровня надо подбирать экземпляр, чувствительность которого соответствовала бы решению данной конкретной задачи. Чем чувствительнее уровень, тем сложнее работа с ним. При обычных замерах прямолинейности применяют Уровни с ценой деления 0,04-0,06 мм/м.

Если важно выдержать общее направление поверяемой плоскости, уровень устанавливают на поверочную линейку обычно метровой длины. Линейка скрадывает местные неровности, что облегчает определение общего направления плоскости.

В случаях, когда требуется получить плоскость со строгой прямолинейностью направляющих, уровень устанавливают на выверяемую поверхность без линейки. Прибор отражает местные неровности в пределах длины рамы уровня.

Когда приходится добиваться особо точной прямолинейности исправляемой плоскости (прецизионные станки), чувствительность уровня повышают за счет крепления «ножек» к уровню. «Ножки» (рис. 7) представляют собой планки, высота которых одинакова в пределах 0,002 мм, с зажимами 7. С помощью зажимов «ножки» крепятся к рамному уровню 2 на равном расстоянии от вертикальных его стенок. Чем меньше расстояние между осями «ножек», тем чувствительнее реагирует уровень на местные неровности, которые при отсутствии «ножек» скрадываются плоскостью рамы уровня или линейкой, на которую уровень устанав ливают.

Рис. 7. Планки к уровню (ножки)

Для удобства работы с уровнем применяют регулируемое основание, к которому прикрепляется уровень. Это основание представляет собой две шарнирно скрепленные планки, из которых верхняя с помощью микрометрического винта может быть наклонена по отношению к нижней в пределах до 1°. Это облегчает работу с уровнем, когда выверяемая поверхность установлена не строго горизонтально. В этих случаях, вместо того, чтобы добиваться точной установки выверяемой детали (что не всегда возможно), наклоняют верхнюю планку до тех пор, пока воздушный пузырь уровня не станет в нулевое положение.

Выполняя выверки, наблюдают по уровню относительные отклонения. Влияние абсолютного наклона выверяемых поверхностей при этом исключается.

При выверке положения двух взаимно перпендикулярных поверхностей применяют более сложное регулируемое основание (рис. 8). Вместо нижней планки изготовляют угольник 4, выполненный строго под прямым углом. Наклоняемая планка 5 связана с угольником 4 шарниром 6.

Планку 5 наклоняют поворотом рукоятки 2, которая вращает микрометрический винт. Зажим 3 фиксирует положение микрометрического винта. Планки 1 крепят уровень к наклоняемой планке 5. Габарит основания 240x72x265 мм.

Уровни с чувствительностью 0,04 мм/м применяют при весьма точных работах. При ремонте ряда прецизионных станков необходимо применять уровни с ценой деления 0,02 и 0,01 мм/м. Эти уровни настолько чувствительны, что их использование требует применения особых правил. В помещении, где выполняют замеры, должно быть обеспечено постоянство температуры. Влияние солнечного облучения и отопительных приборов на время выполнения замеров должно быть исключено завешиванием окон, отопительных приборов или другими способами. Двери, окна, форточки на все время выполнения замеров должны быть закрыты.

Уровень должен принять температуру помещения, где выполняют проверку. Для этого его в течение определенного времени (1-2 ч) следует выдержать на выверяемой детали.

Лицо, выполняющее выверки, может касаться уровня только рукой в перчатке, при этом надо держать уровень в руках как можно меньше.

В течение всего времени выполнения замеров уровень должен быть накрыт прозрачным материалом, препятствующим его нагреванию от дыхания лица, выполняющего замеры.

Рис. 8. Регулируемое основание под уровень

Свойство жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаться на одном уровне используют в технике для выверки прямолинейности поверхностей. Для этого строго одинаковые по высоте сообщающиеся сосуды с залитой в них жидкостью устанавливают на выверяемые поверхности: один сосуд на одну, а другой на другую поверхность (при необходимости может быть использовано несколько сосудов). После того как жидкость в сосудах успокоится, производится замер от определенной поверхности сосуда (например, от верхнего его обреза) до зеркала жидкости. Этот замер при надлежащих приборах может быть выполнен с точностью до 0,01 мм.

Конструкции приборов, основанных на приведенном принципе, могут быть самые разнообразные. При необходимости можно изготовить два или несколько строго одинаковых по высоте сосуда, соединить их шлангом, залить жидкостью и замерять микрометрическим глубиномером разницу и расстоянии от верхнего торца сосуда до зеркала жидкости.

Завод «Калибр» ранее выпускал гидростатические уровни, представляющие уже описанную систему. На рис. 9 показан такой уровень, используемый для выверки треугольных направляющих станин. Момент касания острия микрометрического винта зеркала жидкости определяют визуально, а размер до зеркала жидкости отсчитывают по отсчетному барабану. Разность отсчетов на двух (нескольких) измерительных головках покажет степень несовпадения поверхностей.

Рис. 9. Гидростатический уровень: 1 - водяной шланг; 2 - воздушный шланг; 3 - отсчетный барабан микрометрического винта

Струной называют тонкую калиброванную проволоку, пластмассовую или шелковую нить. Туго натянув струну, материализуют прямую линию, которую можно принять за эталон прямолинейности. Замеряя с помощью точного прибора (лучше всего микроскопа) расстояние от выверяемой направляющей до струны, устанавливают величину отклонения направляющей от идеальной прямой линии на всем ее протяжении.

Струну устанавливают так, чтобы ее крайние точки были на строго одинаковом расстоянии от направляющей. Промежуточные замеры показывают отклонения направляющей от прямолинейности. Схема проверки направляющей показана на рис. 10. При отсутствии специального приспособления 1 для зажима и 4 для натяжки струны их заменяют самодельными устройствами. Зажимают струну в угольник, укрепленный на станине, а натягивают грузом, перебросив струну через ролик, укрепленный на торце станины.

При выверке треугольных вогнутых или выпуклых направляющих микроскоп устанавливают на основание, соответствующее форме направляющих. Точность замера по струне до 0,01 мм.

Прямая линия может быть материализована с помощью поверочной линейки, укладываемой параллельно выверяемой направляющей. В этом случае вместо микроскопа на соответствующее основание устанавливают индикатор, мерительный стержень которого скользит по отшабренной поверхности линейки.

Рис. 10. Схема выверки прямолинейности с помощью «струны» и микроскопа: 1 - узел зажима струны; 2 - струна; 3 микроскоп; 4 - узел натяжки струны

Основным оптическим прибором, используемым для выверки прямолинейности направляющих и совпадения осей узлов оборудования, является зрительная труба. Она позволяет наблюдать отдаленные на значительное расстояние объекты. Оптическая ось трубы является исходной прямой, по отношению к которой выполняют замеры. Трубу используют совместно с вехой (целевым знаком), перемещаемой по выверяемым поверхностям. В простейшем случае веха представляет собой кольцо на стойке, в котором крестообразно натянуты две тончайшие нити. Кольцо вехи с крестом нитей закреплено на подставке так, что оно может повертываться при настройке для установки горизонтальной нити параллельно направляющим.

В некоторых случаях в кольце устанавливают стекло, на котором нанесена крестообразная сетка; в иных случаях роль вехи выполняют другие приборы.

Для выверок направляющей устанавливают у одного ее конца зрительную трубу, а у другого источник света. Веху, установленную на основание, соответствующее профилю направляющей, перемещают последовательно вдоль выверяемой направляющей. При отклонениях отрезков направляющей от эталонной прямой (оптической оси) в вертикальной и горизонтальной плоскостях будет происходить относительное смещение горизонтальной и вертикальной нитей на вехе. Величину и направление этих отклонений фиксирует зрительная труба. Схема выверки этим методом показана на рис. 11.

Вместо вехи можно применить коллиматор, имеющий встроенную марку (веху). В зрительной трубе видна марка коллиматора, освещаемая источником света. Коллиматор, примененный вместо простой вехи, обеспечивает точность замеров 0,02-0,04 мм на 1 м длины. Сочетание зрительной трубы с коллиматором в одном агрегате автоколлиматор (рис. 12) применяют довольно широко при необходимости частого выполнения точных выверок. При использовании автоколлиматора роль вехи выполняет плоское зеркало, освещаемое параллельным пучком света, исходящим из автоколлиматора.

Рис. 11. Выверка направляющей с помощью зрительной трубы и подвижной вехи

Вместо вехи можно применить коллиматор, имеющий встроенную марку (веху). В зрительной трубе видна марка коллиматора, освещаемая источником света. Коллиматор, примененный вместо простой вехи, обеспечивает точность замеров 0,02-0,04 мм на 1 м длины. Сочетание зрительной трубы с коллиматором в одном агрегате автоколлиматор (рис. 12) применяют довольно широко при необходимости частого выполнения точных выверок. При использовании автоколлиматора роль вехи выполняет плоское зеркало, освещаемое параллельным пучком света, исходящим из автоколлиматора.

Рис. 12. Автоколлиматор

Зеркало отражает крест нитей на марке автоколлиматора. Отраженное изображение креста возвращается на экран зрительной трубы автоколлиматора, на котором нанесен второй крест нитей. После каждой перестановки зеркала вдоль проверяемой направляющей фиксируют в угловых величинах отклонение нового ее положения от предыдущего в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Некоторые данные по автоколлиматорам, выпускаемым промышленностью, приведены в таблице на рис. 13.

Рис. 13. Характеристики автоколлиматоров

При ремонте оборудования обычно используют автоколлиматор АКТ-250 обеспечивающий точность, необходимую при ремонте прецизионного оборудования. Оптическая линейка (рис. 14). предназначена для контроля величины отступления плоских и других поверхностей от эталона прямолинейности. Эталоном прямолинейности является оптическая прямая сравнения, создаваемая прибором. Линейку устанавливают по отношению к измеряемой поверхности так, что щуп 14 касается поверхности. При перемещении каретки 15 вдоль линейки щуп, в зависимости от величин неровности, совершает колебательные движения по вертикали. При этом происходит перемещение визирного штриха 16. Величина этого перемещения, увеличенная в 1000 раз, наблюдается на экране проекционного окуляра 4 в виде смещения изображения визирного штриха 17 относительно изображения бифиляра. Величину этого смещения можно прочитать на барабане отсчетного микровинта 5, совмещая визирный штрих с бифиляром.

Применение оптической линейки дает возможность проверить прямолинейность направляющих с точностью до 0,002-0,004 мм в зависимости от длины линейки.

Рис. 14. Оптическая линейка: а - общий вид; б - схема; 1 - лампа; 2 - сетка бифиляра; 3 - объектив экрана; 4 - проекционный окуляр; 5 - микровинт; 6 - микрообъектив; 7 - полевая диафрагма; 8 - зеркально-линзовые объективы; 9 - опора линейки; 10 - корпус линейки; 11 - ролики; 12, 13, 18, 19 - элементы осветительной системы; 14 - щуп: 15 - измерительная каретка; 16 - визирный штрих; 17 - изображение визирного штриха