В статье «Выбираем направляющие для ЧПУ станка» дано подробное описание расчетной схемы, предшествующей правильному выбору. Про ремонт направляющих станины станка, восстановление направляющих станков было написано ранее. В настоящей статье описано оборудование и последовательность операций при закалке направляющих.
Газопламенная закалка направляющих станка
Поверхностную закалку направляющих выполняют с нагревом: ацетиленом, пропан-бутаном или природным газом в смеси с кислородом. При отсутствии газа можно применять керосино-кислородное пламя.
Схема установки для поверхностной закалки направляющих газокислородным пламенем показана на рис. 1. Кислород из баллонов 1 поступает в рампу 2, проходит через редуктор 3, трубопровод 4, ротаметр 5, сдвоенный газовый рубильник 6, в горелку 7. Сюда же на баллонов 8 поступает пропан-бутан и вода из водопроводной сети 9, а из воздухопровода 10 - воздух. Для контроля давления газов и воды установлены манометры 11.
Рис. 1. Схема установки для поверхностной закалки направляющих станин газокислородным пламенем
Закалку направляющих производят последовательно-поступательным способом. Горелка 7 передвигается по закаливаемой поверхности направляющей станины 12 при помощи специального стенда 13 с кареткой 14, на которой смонтирован плавающий шарнирный механизм 15. Стенд состоит из станины токарного станка, каретки, червячного винта и коробки скоростей, обеспечивающей движение каретки со скоростями: 83, 115, 162, 240, 335 и 465 мм/мин.
Плавающий шарнирный механизм позволяет не добиваться точной установки закаливаемой станины на стенде. Мундштук горелки в этом случае опирается на призму закаливаемой станины, которая является как бы копиром для плавающего механизма. Такое устройство обеспечивает равномерную глубину закалки направляющих даже при неточной установке станины по отношению к направляющим каретки стенда.
Для газопламенной закалки направляющих станин применяют инжекторные горелки. Мундштуки горелок изготавливают в соответствии с профилями закаливаемых призм направляющих станин. Газовые сопла в мундштуке расположены в три ряда в шахматном порядке. Шаг между отверстиями 3 мм, между рядами 6 мм. Диаметр газовых сопел 1 мм, угол наклона по отношению к направлению движения горелки 15°. Водяные сопла диаметром 1,2 мм размещены в один ряд с шагом 3 мм.
Закалка направляющих ТВЧ
Успешное выполнение поверхностной закалки направляющих чугунных станин ТВЧ, зависит в основном от правильного выбор оборудования и частоты тока.
Закалку направляющих ТВЧ ведут непрерывно последовательным методом двумя способами:
- перемещением индуктора относительно неподвижной поверхности закаливаемой станины 1 (рис. 2), для этого используют переносный закалочный станок; применение способа целесообразно для крупных и средних станин;
- перемещением станины относительно неподвижного индуктора, для закалки этим способом приспосабливают одноколонный продольно-строгальный станок. Этот способ применяют для закалки направляющих станин длиной 3-4 м, а также в тех случаях, когда направляющие станины по своей конструкции могут служить базой для перемещения переносного станка.
Все узлы переносного станка для закалки направляющих (рис. 2) смонтированы па плинтовине 13. К последней прикреплены плоская и призматическая направляющие планки 14, которыми переносный станок базируется на закаливаемой станине и перемещается по ней. Индуктор 15 укреплен на трансформаторе 2.
Зазоры между индуктором и станиной регулируют горизонтальным и вертикальным перемещением трансформатора 2 посредством маховичка 4, рукоятки 11 и связанных с ними винтов и суппортов. Конденсаторная батарея 5 также установлена на плинтовине 13. Перемещение переносного станка вдоль станины осуществляется электродвигателем 9, который посредством редуктора 10 приводит во вращение звездочку 12, сцепляющуюся с роликовой цепью 8, последнюю натягивают вдоль станины между ее направляющими. Вода для закалки подается прорезиненным шлангом 7 к коллектору 6, из которого распределяется и поступает в закалочный трансформатор 2 для охлаждения сердечника первичной и вторичной обмотки, в конденсатор для постоянного его охлаждения, в индуктор 15 для охлаждения стенок индуктора и для охлаждения станины в процессе закалки. Ток высокой частоты подается по кабелю 3 от машинного генератора мощностью 100 квт, с частотой тока 8 кгц.
Рис. 2. Переносный станок для закалки ТВЧ направляющих станины
Скорости перемещения индуктора по станице регулируют коробкой подач путем замены сменных шестерен. Габариты закаливаемых станин по длине не ограничены, по ширине они равны габаритам токарного станка ДИП-500.
В зависимости от габаритов станины по ширине производят настройку направляющих планок 14 путем их перемещения по пазам.
Изменения в конструкции продольно-строгального станка, приспособленного для закалки станка вторым способом, заключается в уменьшении скоростей стола до 120, 180, 240 мм/мин. Кроме этого, на верхнем суппорте, расположенном па траверсе станка, вместо снятой резцовой головки было смонтировано высокочастотное электрооборудование и гидрооборудование (трансформатор, на котором закреплены индуктор, конденсаторная батарея и коллектор с трубопроводом для подвода воды, охлаждающей электрооборудование, индуктор и станину в процессе ее закалки).
Индуктор для одновременной закалки всех рабочих поверхностей передней направляющей станины станка ДИП-200 показан на рис. 3.
Индуктор изготовлен из медных трубок, полосовой и листовой меди. Для концентрации магнитного потока на закаливаемой поверхности в индукторе установлено 358 железных пластинок толщиной 0,35 мм. Для охлаждения стенок индуктора по трубкам 1 и 2 циркулирует вода.
Закалочная вода поступает по трубкам 3 и 4 через ряд мелких отверстий 5 на нагретую поверхность станины.
Рис. 3. Индуктор для одновременной закалки всех рабочих поверхностей передней направляющей станка ДИП-200
Перед закалкой станину проверяют на прямолинейность. Если непрямолинейность направляющих станины составляет более 0,1 мм, ее подвергают предварительной строжке или черновому шлифованию. Затем станину транспортируют на участок ТВЧ, где устанавливают на закалочную площадку, окантованную цементным буртиком, который служит для сбора использованной закалочной воды.
На направляющие станины устанавливают переносный станок. С обоих концов станины привертывают кронштейны, на которые натягивают роликовую цепь. После этого закрепляют индуктор, регулируют зазор между индуктором и закаливаемой станиной. Включают поступление воды в индуктор, затем включают ток на пульте управления. Так как закаливаемая поверхность станины расположена в горизонтальной плоскости, охлаждающая вода заливает плоский, еще не полностью нагретый, участок и тем самым затрудняет закалку. Границу участков нагрева и охлаждения регулируют струей сжатого воздуха, подведенного к индуктору. Процесс закалки по второму методу (на модернизированном строгальном станке) аналогичен описанному, по наладке проще и быстрее.
Большое влияние на качество закаленного слоя имеет: марка и качество чугуна станины, конструкция индуктора, зазор между ним и закаливаемым участком, режим нагрева, условия охлаждения.
Ремонтники не имеют возможности выбрать нужную марку чугуна станины и должны иметь дело с тем чугуном, из которого отлита подлежащая закал станина.
Многолетний опыт Кировского завода показывает, что большинство марок чугунов, из которых изготовлены станины различных станков, обеспечиваю при закалке ТВЧ удовлетворительные результаты.
Режимы закалки станин станков ДИП-200:
- напряжение генератора 600-700 в;
- напряжение генератора под нагрузкой 580-730 в;
- сила тока 95-120 а;
- емкость конденсаторной батареи 300-375 мкф;
- используемая мощность 55-70 квт;
- зазор между индуктором и закаливаемой станиной 2,5-3,5 мм;
- скорость перемещения индуктора в процессе нагрева 0,24 м/мин;
- температура нагрева поверхности станины (светло-оранжевый цвет) 850-900°С.
Глубина закалки 3-4 мм, а твердость по HRC 45-56.
Время на закалку станины габарита ДИП-200 составляет 60-70 мин. Поводку станины после закалки 0,3-0,5 мм, ее устраняют последующим шлифованием на продольно-строгальном станке.
Для уменьшения припуска под шлифование и достижения нужной точности на заводе применен метод перегибки станины в процессе установки на столе продольно-строгального станка при строжке перед закалкой и шлифованием после закалки (рис. 4).
Станину устанавливают на двух полуваликах, а с обоих торцов станины ставят упоры. Станину прогибают центральным болтом на предполагаемую величину поводки при закалке ТВЧ А=0,3÷0,5 мм. В результате после строжки станина, благодаря упругим деформациям, получается выпуклой на ту же величину. В процессе закалки станина деформируется в сторону вогнутости на 0,3-0,5 мм. В итоге непрямолинейность после закалки лежит в пределах 0,1 мм. Аналогичная операция производится для повышения точности шлифованной станины. При установке под шлифование станину также прогибают, но на малую величину, равную сумме износа стола и направляющих продольно-строгального станка плюс 0,02-0,04 - допуск на непрямолинейность станины токарного станка по ГОСТУ 42-56.
Прошлифованные таким способом станицы имеют непрямолинейность в сторону выпуклости в пределах 0,02 мм на длине 1000 мм, предусмотренную нормами точности ГОСТа 42-56. Проверка 1.
Рис. 4. Схемы установки станины на строжку и шлифование: а - установки станины; б - прогиб при строгании или шлифовании; 1 - станина токарного станка; 2 - стол продольно-строгального станка; 3 - упоры; 4 - валики; 5 центральный болт
